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室温晶化制备超大比表面积的多孔TiO2
注：文末有研究团队简介及本文作者科研思路分析
寻求温和的化学合成路径，已经越来越得到广泛的关注。这不仅符合绿色化学的需求，同时有助于合成一些具有特殊结构和形貌的功能材料。多孔TiO2材料由于具有优异的物理化学性质、丰富的表面活性位点和传质通道，在异相催化领域得到广泛的研究和应用。然而，传统的合成方法往往需要高能量处理过程实现材料的晶化，这样将带来比表面积缩小、多孔结构损失等副作用，进而影响材料的性能。近日，上海科技大学的助理研究员苏娟（点击查看介绍）、助理教授米启兮（点击查看介绍）与上海交通大学的陈接胜教授（点击查看介绍）合作，通过储存光生电子加速的室温晶化合成路径，成功制备了比表面积高达736 m2/g的多孔锐钛矿相TiO2材料。
光生电子存储过程
本项研究中，以钛乙二醇盐作为前驱体制备的无定形多孔TiO2，可以通过光化学技术在材料表面存储大量的光生电子。这些以Ti3+离子形式存储的光生电子，能有效地将多孔TiO2的室温晶化过程从80天缩短到2天。用此新方法获得的锐钛矿相多孔TiO2材料，不仅具有超大的比表面积，且被证明具有高效的光解水产氢活性。论文中详细阐述了光生电子的存储机制和TiO2的室温晶化机制。
通过存储光生电子加速多孔TiO2室温晶化的示意图
本项研究将光生电子存储应用于促进无机功能材料的室温晶化，开辟了温和条件下制备功能材料的新合成路径，同时还具有重要的工业应用的潜力。
这一研究成果近期在国际学术期刊Chemical Communications上发表，苏娟助理研究员为文章的第一作者，米启兮助理教授和陈接胜教授为共同通讯作者。
文中描述的室温晶化合成方法已申请国家专利。
该论文作者为：Juan Su, Xiaoxin Zou, Binghan Li, Hui Chen, Xinhao Li, Qiuying Yu, Qixi Mi and Jie-Sheng Chen
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：
Accelerated room-temperature crystallization of ultrahigh-surface-area porous anatase titania by storing photogenerated electrons
Chem. Commun., 2017, 53, 1619-1621, DOI: 10.1039/C6CC08892A
研究团队简介
左：陈接胜教授；中：米启兮助理教授；右：苏娟助理研究员
陈接胜教授：现为 上海交通大学化学化工学院教授，博士生导师。国家杰出青年基金获得者，教育部长江学者特聘教授。英国皇家化学会会士。陈接胜教授的研究方向是固体材料化学，即新型固体功能材料的设计合成、化学物理性质研究及作为高性能电极材料和催化剂的用途。
http://www.x-mol.com/university/faculty/12537
米启兮助理教授：现为上海科技大学物质科学与技术学院助理教授。米启兮从北京大学化学学院获得理学学士学位(2003年)，并毕业于美国西北大学化学系获得博士学位(2009年)。此后在加州理工学院太阳能化学创新中心(CCI Solar)进行博士后研究。2013年加入上海科技大学。米启兮的研究方向是材料物理化学和清洁能源，主要的研究内容包括：半导体光电转化材料、人工光合作用、太阳能分解水制氢氧、光电化学、光致电子转移和时间分辨光谱/磁共振谱学。
http://www.x-mol.com/university/faculty/21475
苏娟助理研究员：现为上海科技大学物质科学与技术学院助理研究员。苏娟分别于2008年和2013年在吉林大学化学学院获得学士学位和博士学位。此后在上海交通大学化学化工学院从事博士后研究工作。并于2015年加入上海科技大学。苏娟的研究方向是无机固体功能材料的缺陷构筑及其在太阳能转化、催化、气体传感等方面的应用研究。
http://www.x-mol.com/university/faculty/12664
科研思路分析
Q：这项研究的最初目的是什么？或者说想法是怎么产生的？
A：多孔TiO2是研究和应用最广泛的功能材料之一，其优异的物理化学性质、大比表面积和多孔结构在异相催化反应中具有重要的应用价值。然而，传统的合成方法往往需要高能量处理过程实现材料的晶化，这样将带来比表面积缩小、多孔结构损失等副作用，进而影响材料的性能。因此，我们希望开发出一种室温晶化路径来替代传统的高能量处理过程，进而提升材料的性能。
Q：在研究过程中遇到的最大挑战在哪里？
A：室温晶化路径作为一个温和的反应过程往往需要比较漫长的时间。因此，在优化和加速室温晶化合成路径时，需要投入漫长的时间来完成对比研究。反应时间最长的一个对照样品，晶化时间长达300天。因此，我们开发的光电子存储法使多孔TiO2在2天内完成室温晶化是研究和应用上的一个重要突破。
Q：本项研究成果最有可能的重要应用有哪些？哪些领域的企业或研究机构最有可能从本项成果中获得帮助？
A：本项研究将光生电子存储应用于促进无机功能材料的室温晶化，开辟了温和条件下制备功能材料的新合成路径，同时合成方法简单易行，具有重要的工业应用潜力。
TiO2是研究和应用最广泛的功能半导体材料之一，目前已被广泛研究应用于催化，传感，光学器件，光电转换，磁性等多个领域。因此，涉及相关研究和应用的企业机构均可以参考本项研究成果。