TiO2及相關鈦氧材料被廣泛應用于光解水產(chǎn)氫領域，對開發(fā)清潔能源及降低環(huán)境污染等具有重要研究意義。近年來，作為TiO2材料的結構與性能模擬分子，鈦氧團簇的合成與表征是無機及材料化學研究領域的一個熱點。如何制備可以媲美TiO2納米顆粒尺寸，同時具有高效、穩(wěn)定光解水產(chǎn)氫活性的高核鈦氧團簇分子是該領域的關鍵科學問題。
中國科學院福建物質結構研究所結構化學國家重點實驗室研究員張健和張磊領導的無機合成化學團隊，在科技部“973”計劃、國家基金委“無機-有機雜化功能材料”創(chuàng)新群體、中科院戰(zhàn)略性先導科技專項（B類）和國家杰出青年基金資助下，利用分步式層擴展思路，從帶狀Ti6氧簇出發(fā)，通過移除有機位阻配體得到Ti17氧簇，進一步提高組裝濃度成功制備了目前最高核Ti52氧簇，簇核尺寸達到3.6 nm。這些團簇材料都具有較高的空氣與水溶液穩(wěn)定性，能夠在pH 3-13范圍內保持結構不變。紫外光驅動光催化分解水產(chǎn)氫測試表明，這一系列鈦氧簇都具有較好的催化活性與穩(wěn)定性，而且還表現(xiàn)出有意思的簇核尺寸效應，其中Ti52氧簇的產(chǎn)氫效率是Ti6的兩倍。這項研究成果不僅為構建高核鈦氧簇分子提供了有效方案，同時也可以為研究鈦氧納米顆粒的結構-性能構效關系提供借鑒意義。相關成果已在線發(fā)表于J. Am. Chem. Soc. 2016, 10.1021/jacs.6b03489。
此前該研究團隊合成了世界上首例富勒烯型鈦氧團簇（J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 2556），系統(tǒng)研究了鈦氧簇合物的能帶調控（Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 5160），并實現(xiàn)了鈦氧團簇負載型金屬有機框架薄膜的制備（ACS Nano 2016, 10, 977）。
福建物構所光催化活性高核鈦氧簇研究獲進展
