近日，中科大發布單分子研究最新成果，該校合肥微尺度物質科學國家實驗室教授王兵、趙瑾通過實驗驗證，成功揭示二氧化鈦表面光催化反應微觀機理，為進一步提高二氧化鈦催化活性及研究光化學反應提供極有價值的信息。
二氧化鈦俗稱鈦白粉，是世界上最白的東西。二氧化鈦是太陽能轉化中的重要材料，在光分解水制氫和人工光合作用等方面展現出迷人的前景。針對這一材料體系的探索，已成為國際新能源材料研究的熱點。尋找新的催化材料和高效能量轉換機理，是材料學家探索的重要科學問題。
二氧化鈦主要有銳鈦礦和晶紅石兩種晶型。其中，晶紅石型結構穩定、缺陷少、光催化活性低，是過去研究的重點。王兵教授等采用脈沖激光沉積技術，制備出高質量的銳鈦礦再構單晶薄膜，并利用掃描隧道顯微技術和原子操縱方法，清晰揭示出其表面結構和活性位點。結合趙瑾教授等理論計算和分析，提出新的表面結構模型，澄清了這一表面缺陷結構及化學活性的長期爭論。研究表明，銳鈦礦再構表面表現為完全氧化的形式，糾正了過去關于該表面部分氧化的結構模型。由于表面部分氧缺失，暴露在表面的鈦原子才表現出較高的反應活性。
