通常金屬氧化物的金屬原子具有配位飽和的特點(diǎn)，無法通過化學(xué)吸附來活化氧分子。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，使其在可見光和近紅外光區(qū)寬譜范圍內(nèi)俘獲太陽能。這就實(shí)現(xiàn)了太陽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)合成中的瓶頸問題。
“該成果是多學(xué)科交叉合作的結(jié)果”，熊宇杰說，其課題組在取得催化劑設(shè)計(jì)進(jìn)展的基礎(chǔ)上，與本校江俊教授合作，以理論模擬方法清晰地描述了氧空位缺陷態(tài)在上述兩方面的貢獻(xiàn)，深入理解了其作用機(jī)制。而該校國家同步輻射實(shí)驗(yàn)室宋禮教授和朱俊發(fā)教授課題組分別利用X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜和光電子能譜，解析了缺陷態(tài)光催化劑的精細(xì)配位結(jié)構(gòu)及能帶結(jié)構(gòu)，證實(shí)了理論模擬結(jié)果。“正是基于該認(rèn)識(shí)，我們得以通過晶體缺陷工程來調(diào)控太陽能向化學(xué)能轉(zhuǎn)換的性能，為利用太陽能替代熱源驅(qū)動(dòng)有機(jī)合成提供了可能性，也對(duì)光催化材料的理性設(shè)計(jì)具有重要推動(dòng)作用。”
