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在国家自然科学基金和国家重点实验室课题的支持下，中科院过程工程所王丹研究员科研团队近期利用水热法使二氧化钛（TiO2）与石墨炔（GD）通过Ti-O-C形成复合材料，表现出比纯TiO2、TiO2-碳纳米管以及TiO2-GR（石墨烯）复合材料更优越的光催化性能。该发现对高效光催化剂设计与开发具有重要意义。
利用半导体光催化氧化处理各种污染物是一种环境治理的有效方法。TiO2被认为是最具应用潜力的半导体光催化剂，然而其光吸收仅限于紫外区，且光照后产生的电子与空穴易于复合而失去活性。为抑制复合，除传统的掺杂及共吸附，碳材料作为电子的良受体也吸引了大家的目光，GR已被证明可有效抑制复合。最近，碳家族又增加了新成员GD，一种由1，3-二炔键将苯环共轭连接形成平面网络结构的全碳分子，具有大的共轭体系和宽面间距。
在以往成果的基础上，该团队计算了TiO2与二维碳材料复合物的化学结构与电子特性。结果表明，TiO2-GD复合物的电子结构、电荷分离和氧化能力都优于纯TiO2和TiO2-GR复合物，是一种极具应用潜力的光催化剂。通过实验进一步验证了理论计算结果，在光催化降解亚甲基蓝的实验中，TiO2-GD的降解反应速率常数是纯TiO2的1.63倍，是TiO2-GR的1.27倍。 |
