可见光下三氧化二铁晶面调控的染料降解

研究催化剂的结构与性能的关系一直是多相催化的核心内容。催化剂的形貌决定其暴露的晶面，从而影响其催化性能。因此调控催化剂的形貌对于新型催化剂的研发和现有催化剂的改良使其具有理想的活性﹑选择性和稳定性具有重要意义。

近年来，有效利用太阳光对水中有机污染物的降解是可持续发展的绿色催化的研究热点。氧化铁作为一种储量丰富和环境友好型的氧化物，在很多重要领域具有应用前景。国家纳米科学中心刘刚研究组研究了三氧化二铁一维纳米棒、二维纳米片、和三维纳米方块在可见光下（≥420 nm）对罗丹明B染料的降解，结果表明晶面的活性顺序遵循{110}>{012}》{001}。这主要是因为{012}和{110}晶面具备“山脊-山谷”的特殊结构，晶面配位不饱和的铁原子密度分别是7.3 和10.1 atoms.nm-2。而{001}晶面以铁或氧原子暴露的形式共存，表面配位不饱和的铁原子相对较少。这一项工作不仅对在纳米尺度构建特殊形貌的光催化剂以实现对类Fenton氧化反应性能的调控有指导意义，而且对于基于氧化铁的水分解制氢和太阳能电池的研究有参考价值。相关研究结果已于Angew. Chem. Int. Ed.（DOI：10.1002 / anie.201105028）在线发表。

(a) 不同形貌的三氧化二铁的透射电子显微镜照片；

上述研究工作得到国家纳米科学中心、教育部、中国科学院、国家自然科学基金委以及科技部项目的支持。