金屬氧化物具有低成本等優點，並且展現出光催化活性，是一類理想的催化材料。然而，金屬氧化物在氧分子活化體系中的表現卻不盡如人意，無法有效俘獲太陽能並將之傳遞給氧分子。

 

針對該挑戰，中國科學技術大學（中國科大）課題組基於無機固體精準製備化學，採用晶體缺陷工程，設計出一類具有缺陷態的氧化鎢納米結構。該結構在廣譜光照條件下展現出優異的有氧偶聯催化性能，有望實現低能耗和低成本的有機化工技術。相關成果日前在線發表於《美國化學會誌》。

 

該課題組設計出一類具有精準可控氧空位缺陷態的氧化鎢納米結構。通常，金屬氧化物的金屬原子具有配位飽和的特點，無法通過化學吸附活化氧分子。而氧空位缺陷的構築克服了該缺點，促進了光生電子從氧化物催化劑向氧分子的高效轉移。另一方面，缺陷態的出現大幅度擴寬了光催化劑的吸光範圍，使其在可見光和近紅外光區寬譜範圍內俘獲太陽能。這就實現了太陽能的有效俘獲及能量轉換傳遞，解決了氧化物催化劑在光催化有機合成中的瓶頸問題。

 

納米結構是以納米尺度的物質單元為基礎按一定規律構築或營造的一種新體系。它包括納米陣列體系、介孔組裝體系、薄膜嵌鑲體系。對納米陣列體系的研究集中在由金屬納米微粒或半導體納米微粒在一個絕緣的襯底上整齊排列所形成的二位體系上。而納米微粒與介孔固體組裝體係由於微粒本身的特性，以及與界面的基體耦合所產生的一些新的效應，也使其成為了研究熱點，按照其中支撐體的種類可將它劃分為無機介孔複合體和高分子介孔複合體兩大類，按支撐體的狀態又可將它劃分為有序介孔複合體和無序介孔複合體。在薄膜嵌鑲體系中，對納米顆粒膜的主要研究是基於體系的電學特性和磁學特性而展開的。美國科學家利用自組裝技術將幾百隻單壁納米碳管組成晶體索“Ropes”，這種索具有金屬特性，室溫下電阻率小於0.0001Ω/m；將納米三碘化鉛組裝到尼龍-11上，在X射線照射下具有光電導性能, 利用這種性能為發展數字射線照相奠定了基礎。