中國(guó)科大課題組設(shè)計(jì)出具有缺陷態(tài)的氧化鎢納米結(jié)構(gòu)

金屬氧化物具有低成本等優(yōu)點(diǎn)，并且展現(xiàn)出光催化活性，是一類理想的催化材料。然而，金屬氧化物在氧分子活化體系中的表現(xiàn)卻不盡如人意，無(wú)法有效俘獲太陽(yáng)能并將之傳遞給氧分子。

針對(duì)該挑戰(zhàn)，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)（中國(guó)科大）課題組基于無(wú)機(jī)固體精準(zhǔn)制備化學(xué)，采用晶體缺陷工程，設(shè)計(jì)出一類具有缺陷態(tài)的氧化鎢納米結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)在廣譜光照條件下展現(xiàn)出優(yōu)異的有氧偶聯(lián)催化性能，有望實(shí)現(xiàn)低能耗和低成本的有機(jī)化工技術(shù)。相關(guān)成果日前在線發(fā)表于《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》。

該課題組設(shè)計(jì)出一類具有精準(zhǔn)可控氧空位缺陷態(tài)的氧化鎢納米結(jié)構(gòu)。通常，金屬氧化物的金屬原子具有配位飽和的特點(diǎn)，無(wú)法通過(guò)化學(xué)吸附活化氧分子。而氧空位缺陷的構(gòu)筑克服了該缺點(diǎn)，促進(jìn)了光生電子從氧化物催化劑向氧分子的高效轉(zhuǎn)移。另一方面，缺陷態(tài)的出現(xiàn)大幅度擴(kuò)寬了光催化劑的吸光范圍，使其在可見(jiàn)光和近紅外光區(qū)寬譜范圍內(nèi)俘獲太陽(yáng)能。這就實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能的有效俘獲及能量轉(zhuǎn)換傳遞，解決了氧化物催化劑在光催化有機(jī)合成中的瓶頸問(wèn)題。

納米結(jié)構(gòu)是以納米尺度的物質(zhì)單元為基礎(chǔ)按一定規(guī)律構(gòu)筑或營(yíng)造的一種新體系。它包括納米陣列體系、介孔組裝體系、薄膜嵌鑲體系。對(duì)納米陣列體系的研究集中在由金屬納米微�；虬雽�(dǎo)體納米微粒在一個(gè)絕緣的襯底上整齊排列所形成的二位體系上。而納米微粒與介孔固體組裝體系由于微粒本身的特性，以及與界面的基體耦合所產(chǎn)生的一些新的效應(yīng)，也使其成為了研究熱點(diǎn)，按照其中支撐體的種類可將它劃分為無(wú)機(jī)介孔復(fù)合體和高分子介孔復(fù)合體兩大類，按支撐體的狀態(tài)又可將它劃分為有序介孔復(fù)合體和無(wú)序介孔復(fù)合體。在薄膜嵌鑲體系中，對(duì)納米顆粒膜的主要研究是基于體系的電學(xué)特性和磁學(xué)特性而展開(kāi)的。美國(guó)科學(xué)家利用自組裝技術(shù)將幾百只單壁納米碳管組成晶體索“Ropes”，這種索具有金屬特性，室溫下電阻率小于0.0001Ω/m；將納米三碘化鉛組裝到尼龍-11上，在X射線照射下具有光電導(dǎo)性能， 利用這種性能為發(fā)展數(shù)字射線照相奠定了基礎(chǔ)。