TiO2及相關(guān)鈦氧材料被廣泛應(yīng)用于光解水產(chǎn)氫領(lǐng)域，對開發(fā)清潔能源及降低環(huán)境污染等具有重要研究意義。近年來，作為TiO2材料的結(jié)構(gòu)與性能模擬分子，鈦氧團簇的合成與表征是無機及材料化學(xué)研究領(lǐng)域的一個熱點。如何制備可以媲美TiO2納米顆粒尺寸，同時具有高效、穩(wěn)定光解水產(chǎn)氫活性的高核鈦氧團簇分子是該領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)問題。
中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)國家重點實驗室研究員張健和張磊領(lǐng)導(dǎo)的無機合成化學(xué)團隊，在科技部“973”計劃、國家基金委“無機-有機雜化功能材料”創(chuàng)新群體、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（B類）和國家杰出青年基金資助下，利用分步式層擴展思路，從帶狀Ti6氧簇出發(fā)，通過移除有機位阻配體得到Ti17氧簇，進一步提高組裝濃度成功制備了目前最高核Ti52氧簇，簇核尺寸達到3.6 nm。這些團簇材料都具有較高的空氣與水溶液穩(wěn)定性，能夠在pH 3-13范圍內(nèi)保持結(jié)構(gòu)不變。紫外光驅(qū)動光催化分解水產(chǎn)氫測試表明，這一系列鈦氧簇都具有較好的催化活性與穩(wěn)定性，而且還表現(xiàn)出有意思的簇核尺寸效應(yīng)，其中Ti52氧簇的產(chǎn)氫效率是Ti6的兩倍。這項研究成果不僅為構(gòu)建高核鈦氧簇分子提供了有效方案，同時也可以為研究鈦氧納米顆粒的結(jié)構(gòu)-性能構(gòu)效關(guān)系提供借鑒意義。相關(guān)成果已在線發(fā)表于J. Am. Chem. Soc. 2016, 10.1021/jacs.6b03489。
此前該研究團隊合成了世界上首例富勒烯型鈦氧團簇（J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 2556），系統(tǒng)研究了鈦氧簇合物的能帶調(diào)控（Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 5160），并實現(xiàn)了鈦氧團簇負載型金屬有機框架薄膜的制備（ACS Nano 2016, 10, 977）。
