近日，材料科學(xué)與工程學(xué)院科研人員成功構(gòu)建了一種新型的銳鈦礦二氧化鈦表面模型，可實(shí)現(xiàn)二氧化鈦可見光吸收及催化活性大幅提升，在光催化分解水制氫領(lǐng)域具有重要應(yīng)用潛力，可為清潔能源開發(fā)提供新的理論路徑。相關(guān)成果以《具有新功能的銳鈦礦（101）重構(gòu)表面：可見光吸收的禁帶寬度和高化學(xué)活性》為題發(fā)表在國際著名期刊《先進(jìn)功能材料》。

二氧化鈦具有優(yōu)異的光催化性能，在光解水制氫，二氧化碳還原制備燃料以及有機(jī)污染物光解等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。研究表明，以上催化反應(yīng)均發(fā)生在二氧化鈦表面，由于常見二氧化鈦主要表面的化學(xué)活性較低，且對可見光的吸收效率不高，因此如何提高二氧化鈦的表面活性和可見光吸收效率成為二氧化鈦光催化領(lǐng)域研究熱點(diǎn)。

材料科學(xué)與工程學(xué)院周如龍副教授課題組與美國內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校曾曉成教授課題組合作，采用第一性原理計(jì)算理論構(gòu)建了一種新型的銳鈦礦二氧化鈦(101)表面。模擬計(jì)算結(jié)果表明，該表面具有合適的禁帶寬度，可大幅提升可見光吸收效率，且化學(xué)反應(yīng)活性極高。

同時(shí)，該重構(gòu)表面在富鈦環(huán)境下能量上更加穩(wěn)定，可在低氧壓和較高溫度條件下成功制備。分子動力學(xué)模擬表明，該表面模型可在室溫下將吸附在表面上的水分子分解，表明該表面很好的光催化能力，可用于光催化制氫，從而獲得清潔能源。

來源：合肥工業(yè)大學(xué)