光催化木质纤维素转化为氢气极具吸引力，然而，由于缺乏高效的光催化剂，这仍是一个巨大的挑战。

近日，杭州电子科技大学Yong-Jun Yuan，南京大学Zhen-Tao Yu，昆明理工大学Zongyan Zhao报道了一种厚度为2.1 nm、(001)面裸露94.5%的超薄锐钛矿型TiO2纳米片（TiO₂-1）作为光催化木质纤维素转化为氢气的高活性光催化剂。

文章要点

1）TiO₂的超薄结构不仅为光催化制氢反应提供了丰富的活性中心，而且有利于光生电荷向表面的转移。此外，理论计算和荧光实验证明，由于•OH生成反应的活化能较低，木质纤维素氧化的关键物种•OH自由基很容易在(001)面上生成。

2）值得一提的是，在含100 mg负载1.0%Pt的TiO₂-1光催化剂的250 mL 4 g·L^-1α-纤维素溶液和杨木屑水溶液中，实现了最高的光催化产氢速率，分别为275和26 μmol h^-1 g^-1，同时，在α-纤维素水溶液中，380 nm处的表观量子产率为1.89%。此外，在α-纤维素溶液和杨木屑溶液中，TiO₂-1的光催化产氢活性分别是对比TiO₂纳米片（TiO₂-2）的2.4倍和2.1倍。

研究结果证明了快速生成•OH以促进木质纤维素的氧化和提高木质纤维素向氢的转化的可行性。

参考文献

Quan Cheng, et al, Rapid Hydroxyl Radical Generation on (001)-Facet-Exposed Ultrathin Anatase TiO₂ Nanosheets for Enhanced Photocatalytic Lignocellulose-to‑H₂ Conversion, ACS Catal. 2022

DOI: 10.1021/acscatal.1c05713

https://doi.org/10.1021/acscatal.1c05713