中科院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所波譜與原子分子物理國家重點實驗室的鄧風(fēng)研究組在硼銀共摻雜TiO2光催化劑活性增強(qiáng)機(jī)制研究方面取得重要進(jìn)展，相關(guān)研究結(jié)果以全文的形式于1月15日在《美國化學(xué)會雜志》 (Journal of The American Chemical Society)上在線發(fā)表。

    TiO2是一種應(yīng)用最為廣泛的光催化劑，但其在太陽光下的反應(yīng)活性較低。近年來，人們發(fā)現(xiàn)摻雜TiO2光催化劑不但能有效增加可見光的吸收，而且還可以有效提高催化劑的光化學(xué)活性。然而對于光催化劑活性增強(qiáng)機(jī)制卻一直不甚明確，這已經(jīng)成為阻礙光催化劑研發(fā)的一個重要因素。最近鄧風(fēng)研究組的馮寧東、王強(qiáng)和鄭安民等人發(fā)現(xiàn)(B, Ag)共摻雜TiO2光催化劑在可見光或太陽光下具有非常高的光催化活性，并對催化劑的結(jié)構(gòu)及其光催化機(jī)理進(jìn)行了深入研究。研究人員利用前期發(fā)展的靈敏度增強(qiáng)二維雙量子魔角旋轉(zhuǎn)NMR新技術(shù) (J. Magn. Reson. 2009, 200, 251; Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 8657)，發(fā)現(xiàn)銀可以進(jìn)入到TiO2的骨架，并與三配位間隙硼（T*）空間鄰近，形成[T*-O-Ag]結(jié)構(gòu)單元；利用原位XPS技術(shù)對光致載流子的轉(zhuǎn)移進(jìn)行跟蹤，發(fā)現(xiàn)[T*-O-Ag]結(jié)構(gòu)單元在太陽光照射下可以誘捕光致電子形成中間體，從而延長光致載流子在催化劑中的壽命；DFT理論計算進(jìn)一步證實[T*-O-Ag]結(jié)構(gòu)單元可以大幅提高TiO2的光催化活性。這些研究結(jié)果不僅有助于人們從分子水平上理解光催化反應(yīng)機(jī)理，而且對高效TiO2光催化劑的設(shè)計具有一定的借鑒意義。

    該項研究工作得到了國家自然科學(xué)基金委、國家科技部和中國科學(xué)院的重點支持。