本報訊（通訊員曾皓）中國科大合肥微尺度物質科學國家實驗室單分子科學研究團隊，在最新研究中揭示了銳鈦礦結構的二氧化鈦表面催化活性和微觀反應機理。相關成果日前發表於《自然—通訊》雜誌。
二氧化鈦是太陽能轉化研究中的重要材料體系，在光催化分解水制氫氣和人工光合作用等方面展現出廣闊的前景。針對這一材料體系的研究，已成為國際上新能源材料領域的熱點方向，尋找新的催化材料和高效的能量轉換機理更是研究的重點。
二氧化鈦的銳鈦礦結構和金紅石結構，是兩種得到廣泛研究的晶體結構。其中，由於金紅石結構穩定、易於單晶生長，過去的研究主要針對二氧化鈦的金紅石結構。相較而言，銳鈦礦結構的二氧化鈦穩定性低，直覺判斷其化學活性應該比金紅石結構高，有許多理論計算也支持這一觀點。特別是理論預言銳鈦礦結構二氧化鈦的晶面指數為（001）的表面，為所有晶面中活性最高。近幾年，很多材料學家致力於合成富含（001）面的銳鈦礦結構的二氧化鈦納米晶，並研究其光催化性質，但實驗得到的光催化效率與理論預言存在很大差異。
針對這一問題，此次研究人員採用脈衝雷射沉積技術，製備了高質量的銳鈦礦結構（001）表面的二氧化鈦，並清晰地揭示了該表面的結構和化學反應活性。同時，結合相關理論計算和分析，提出了新的表面結構模型，澄清了這一表面缺陷結構及化學反應活性的長期爭論。
研究表明，銳鈦礦結構二氧化鈦的（001）再構表面表現為完全氧化的形式，糾正了過去關於該表面為部分氧化的結構模型；由於表面部分氧缺失所形成的點缺陷位置，即由於失去氧原子後暴露在表面的鈦原子位置，才表現出較高的反應活性。該發現為進一步設計和提高二氧化鈦的催化活性及研究光化學反應提供了極有價值的信息。
《中國科學報》 (2013-08-07 第1版 要聞)