标题：AdvancedPhotocatalysts: Pinning Single Atom Co-Catalysts on Titania Nanotubes通讯单位：弗里德里希・亚历山大埃尔朗根-纽伦堡大学单原子催化是近十年来多相催化、电催化和光催化研究的前沿领域。在设计SA催化剂/载体系统时，最关键的是在载体表面创建确定的锚定点，以稳定活性SA位点。本文介绍了一种目前尚未开发但显然非常有效的在广泛使用的光催化剂平台上捕获和稳定SAs的方法。在自组织阳极型TiO2纳米管中，非晶氧化物在纳米管生长过程中受到了高度的应力。在结晶过程中（通过热退火），这导致高密度的Ti3+-Ov在其他常见的二氧化钛纳米结构（如纳米颗粒）中几乎不存在的表面缺陷。这些缺陷能高效捕获单原子Ir。因此，得到了一种具有比在半导体基底上的任何经典助催化剂活性更高的SA-Ir光催化剂。因此，提供了一种用于在基于二氧化钛的接触平台上捕集SA的工具，以在电化学和光电化学中得到广泛的应用。此外，已表明，尽管仅占初始负载的SA的一小部分，但稳定捕获的SA实际上提供了全部的光催化反应性，周转频率约为4×106 h-1。介绍了一种完全不同的、无需还原的方法，该方法可以在钛基光催化和光电化学最广泛使用的3D结构中创建高效SA捕获位点。使用锐钛矿型TiO2纳米管阵列上捕获的Ir SAs作为催化产H2的异常活跃的光催化剂。实验结果表明，吸附在纳米TiO2纳米管独特表面缺陷中的SAs是反应中心，其吸附在纳米TiO2纳米管表面时，可以达到4×106 h-1的TOF，并表现出较高的稳定性。
图1.（a）自组织阳极TiO2纳米管的扫描电镜图像，插图显示了TiO2纳米管的顶表面SEM图像。（b）二氧化钛纳米管和锐钛矿纳米粒子的EPR谱。（c）Ir SAs修饰TiO2纳米管的HAADF-TEM图像。（d）Ir修饰TiO2样品的光催化H2产生（e）锐钛矿纳米TiO2和（f）TiO2纳米片的SEM图像。
图2.（a）TiO2纳米管在IrCl3溶液中浸泡24 h的EDX元素映射。（b）暗沉积Ir SAs前后TiO2纳米管的EPR谱。红外暗沉积后的（c）Ir 4f、（d）Ir 4d和（e）Cl 2p的高分辨率XPS谱图。（f）暗沉积和光沉积TiO2纳米管、锐钛矿纳米颗粒和纳米片上EDX的红外原子百分率。
图3. （a）不同光照时间下Ir SA修饰TiO2纳米管的SEM图像。（b）光致颗粒团聚：不同光照时间后的红外粒度分布（SEM，TEM）。（c）SA修饰TiO2纳米管中H2随时间的光催化演化。（d）光照24小时后的HAADF-TEM图像。（e）SA修饰纳米管照射24 h后拟合的Ir 4f峰。（f）大小与活动之间的关系示意图。Xin Zhou, Imgon Hwang, Ondřej Tomanec, DominikFehn, Anca Mazare, Radek Zboril, Karsten Meyer, and Patrik Schmuki*. AdvancedPhotocatalysts: Pinning Single Atom Co-Catalysts on Titania Nanotubes. Adv.Funct. Mater.2021, 2102843.https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adfm.202102843DOI: 10.1002/adfm.202102843
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