新型二氧化钛表面可在室温下光解水制氢

据合肥工业大学新闻网消息：近日，合肥工业大学材料科学与工程学院科研人员成功构建了一种新型的锐钛矿二氧化钛表面模型，可实现二氧化钛可见光吸收及催化活性大幅提升，在光催化分解水制氢领域具有较大的应用潜力，可为清洁能源开发提供新的理论路径。日前，相关成果已以《具有新功能的锐钛矿（101）重构表面：可见光吸收的禁带宽度和高化学活性》为题发表在了国际著名期刊《先进功能材料》上（https://doi.org/10.1002/adfm.201705529），影响因子12.124，论文第一作者和第一通讯作者是周如龙副教授，二、三作者分别为研究组成员屈冰雁、李冬冬。

据悉，二氧化钛具有优异的光催化性能，在光分解水制氢、二氧化碳还原制备燃料以及有机污染物光催化分解等领域具有十分广泛的应用前景。研究表明，以上催化反应均发生在二氧化钛表面，由于常见二氧化钛主要表面的化学活性较低，且对可见光的吸收效率不高，因此如何提高二氧化钛的表面活性和可见光吸收效率成为二氧化钛光催化领域研究的热点。

近期，材料科学与工程学院周如龙副教授课题组与美国内布拉斯加大学林肯分校曾晓成教授课题组合作，采用第一性原理计算理论构建了一种新型的锐钛矿二氧化钛(101)表面。模拟计算结果表明，该表面具有合适的禁带宽度，可大幅提升可见光吸收效率，且化学反应活性极高。同时，该重构表面在富钛环境下能量上更加稳定，可在低氧压和较高温度条件下成功制备。

分子动力学模拟结果表明，该表面模型可在室温下将吸附在表面上的水分子分解，表明该表面很好的光催化能力，可用于光催化分解水制氢，从而制备得到清洁燃料。

近年来，周如龙副教授及其研究团队在先进功能材料的理论计算和模拟方面取得了一系列重要成果，相关成果先后发表在了《物理评论X》《材料化学》《ACS应用材料与界面》《碳材料》《纳米尺度》等国际著名期刊上。

该项研究工作得到了国家自然科学基金、NSAF联合基金等项目的资助，以及中国科学技术大学超算中心的支持。