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Small：優(yōu)化TiO2 NTs上的Pt單原子捕獲實(shí)現(xiàn)最高效的光催化劑

單原子（SAs）催化已成為多相催化、電催化以及最近的光催化領(lǐng)域的前沿。通過多功能的方法可以實(shí)現(xiàn)單原子捕獲，并在薄的缺陷工程TiO₂層上進(jìn)行光催化反應(yīng)，但要在規(guī)定的熱還原條件（H₂退火）下引入的。通過鈦金屬陽極氧化生長的TiO₂納米管（NTs）上的人工缺陷和自然缺陷適合捕獲Ir納米顆粒以及Ir單原子。

基于此，德國弗里德里希-亞歷山大-埃爾朗根-紐倫堡大學(xué)Patrik Schmuki（通訊作者）等人報(bào)道了一種簡單但非常有效的捕獲和固定SAs的方法，即簡單地將退火TiO₂ NTs長時(shí)間浸入Pt溶液中。

作者通過研究表明陽極TiO₂ NTs從高度稀釋的Pt溶液中對(duì)Pt單原子（Pt SAs）表現(xiàn)出優(yōu)異的捕獲性能。陽極納米管的管壁在充分退火至銳鈦礦后，提供了大量合適的捕獲位置，即表面Ti³⁺-O_v（O_v：氧空位）缺陷，這些缺陷非常有效地以SAs的形式提取和積累Pt。

通過將TiO₂ NTs層浸入濃度低至0.01 mm Pt的H₂PtCl₆溶液中過夜，可以實(shí)現(xiàn)飽和（最大化）SAs密度。

實(shí)驗(yàn)測試發(fā)現(xiàn)，這種具有表面捕獲Pt SAs的TiO₂ NTs為光催化制取氫氣提供了最大化的高活性。其中，在密度為1.4×10⁵ Pt原子μm^-2時(shí)達(dá)到了1.24×10⁶ h^-1的轉(zhuǎn)換頻率（TOF）。更高的Pt納米顆粒負(fù)載量不會(huì)進(jìn)一步增加光催化活性。

總之，這些發(fā)現(xiàn)表明陽極TiO₂ NTs為從非常稀的溶液中提取和回收Pt提供了一個(gè)顯著的基底，直接產(chǎn)生了一種高效的光催化劑，該催化劑通過簡單的浸泡技術(shù)制成。

Optimized Pt Single Atom Harvesting on TiO₂ Nanotubes-Towards a Most Efficient Photocatalyst. Small, 2021, DOI: 10.1002/smll.202104892.

https://doi.org/10.1002/smll.202104892.

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