日前，中科大熊宇傑教授課題組與該校多位教授合作，設計出一類具有缺陷態的氧化鎢納米結構，這類新型光催化材料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化工生產。據悉，這種缺陷態三氧化鎢納米結構具有精准可控的氧缺位，促進了光生電子從氧化物催化劑向氧分子的高效轉移；同時，缺陷態的出現大幅度擴寬了光催化劑（光觸媒）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。熊宇傑教授課題組的成果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，為利用太陽能替代熱源驅動有機合成提供了可能。

金屬氧化物（三氧化鎢等）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。半導體光催化技術關鍵步驟是催化劑的光激發，光生電子和空穴的遷移以及電子和空穴的體內或表面複合。光催化反應的量子效率低是其難以實用化最為關鍵的因素。此次熊宇傑教授課題組研發缺陷態三氧化鎢納米結構光催化劑的核心在於如何降低催化劑材料成本並提高能量轉換效率。

 

目前，三氧化鎢通常採用摻雜或半導體複合等形式來降低光催化劑成本和提高催化效率，如三氧化鎢作為載體進行貴金屬（如Pt、Au等）負載後，在氧氣和水存在的條件下顯示出其強氧化性，有助於有機物的合成，具有較高的反應活性；二氧化鈦和三氧化鎢半導體複合提高光催化活性。