我室纳米反应器与反应工程学创新特区研究组（05T7组）刘健研究员团队与华东师范大学胡鸣教授团队合作，提出了一种新颖、简单的策略，合成具有非对称性结构的PBA-TiO2 两面神（Janus）微/纳米结构催化剂，实现双功能光催化水氧化/还原。
Janus粒子是由物理和化学性质不同（通常性质相反）的两个或多个组分构成的具有精细结构的粒子。Janus粒子的不同组分具有不同的表面亲/疏水性、磁性、光学特性、电学特性等，具有多功能、易修饰等优点；同时不同部分的特性有助于改善整体的化学和物理特性，以满足特定的应用需求。因此，近年来Janus粒子在催化、能量存储与转化、生物医学等领域显示出了广阔的应用潜力。然而，开发一种有效的策略来实现具有稳定界面结的Janus结构纳米反应器仍然是一个挑战。
该合作团队提出了一种新颖的Janus纳米反应器合成策略：通过局部性刻蚀普鲁士蓝类似物（PBA），从而使暴露的未配位的金属节点与Ti和O离子结合，在单晶立方体PBA表面缓慢成核不对称生长无定形的TiO2，从而形成非对称性双组分PBA-TiO2 Janus微/纳米结构催化剂。实验证明，纳米片组装成的花状TiO2具有大比表面积，为还原反应提供了丰富的活性位点。此外，PBA-TiO2引起的光散射和反射效应增强对太阳辐射的吸收和利用。荧光光谱结果表明，Janus结构促进载流子的快速传输，并有效地抑制内部光电子和空穴的复合。得益于非对称性双组分结构带来的电荷分离效率提升，PBA-TiO2 Janus纳米反应器的光催化性能得到了显著提高。PBA-TiO2Janus纳米反应器光催化水氧化/还原反应的活性显著高于单纯的TiO2和PBA催化剂。上述刻蚀-再生长控制策略，突破传统方法在Janus微/纳米结构材料合成上的限制，为构筑金属配合物-半导体杂化Janus结构微/纳米结构催化剂的精准合成提供了新的思路。
上述工作于近日发表在《尖端科学》(Advanced Science) 上。该工作得到国家自然科学基金，中科院洁净能源创新研究院合作基金等项目的资助。（文/图 石春景）
