on style="white-space: normal; margin-bottom: 20px; line-height: 1.75em; margin-left: 8px; margin-right: 8px;">木质纤维素是地球上最丰富的生物质之一，将木质纤维素作为能源资源已被普遍认为是解决能源危机和实现碳循环的良好策略。由于将木质纤维素转化为能源物质(如酒精)的传统酶发酵技术受到转化效率低、纯化成本高的限制，因此探索一种高效的木质纤维素转化为燃料的策略被认为是关键。基于此，南京大学于振涛、昆明理工大学赵宗彦和杭州电子科技大学元勇军等使用厚度为2.1 nm和94.5%暴露的(001)晶面的超薄锐钛矿TiO2纳米片(TiO2-1)作为高活性光催化剂用于光催化木质纤维素转化为H2。
所制备的超薄TiO2-1纳米片具有超薄的结构、大的比表面积和大量暴露的(001)晶面，这导致快速的电荷分离、丰富的活性位点和低能垒。因此，在α-纤维素和杨木片水溶液中，(001)面暴露的超薄TiO2-1纳米片的光催化H2生成速率分别为275 μmol h-1 g-1和25.6 μmol h-1 g-1，是相同{attr}3{attr}3224{/attr}2{/attr}条件下TiO2-2纳米片的2.4倍和2.1倍。在实验结果的基础上，研究人员提出了一种增强的光催化木质纤维素制氢{attr}3130{/attr}机理: 首先，入射光子被TiO2吸收，激发电子从VB跃迁到CB，形成光生电子-空穴对；其次，由于TiO2纳米片的超薄结构，电子和空穴可以转移到TiO2表面；然后，电子可以注入Pt中，将Pt表面吸附的质子还原为H2；最后，TiO2 VB中的空穴很容易将OH-在(001)面上氧化为·OH，而·OH是木质纤维素氧化的关键物质。该项工作的研究结果证明了建立快速·OH生成以促进木质纤维素氧化和增强木质纤维素向H2转化的可行性。Rapid Hydroxyl Radical Generation on (001)-Facet-Exposed Ultrathin Anatase TiO2 Nanosheets for Enhanced Photocatalytic Lignocellulose-to-H2 Conversion. ACS Catalysis, 2022. DOI: 10.1021/acscatal.1c05713
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