鈦氧化物半導(dǎo)體光催化材料在清潔能源及有機(jī)污染物降解方面具有十分廣泛的應(yīng)用，但是由于其禁帶寬度較大，只能受紫外光激發(fā)，對(duì)太陽(yáng)能的利用效率較低，因此如何調(diào)控此類材料的能帶結(jié)構(gòu)以增強(qiáng)可見光吸收是該領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)問題。

　　中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員張健和張磊領(lǐng)導(dǎo)的無(wú)機(jī)合成化學(xué)團(tuán)隊(duì)，在科技部“973”計(jì)劃、國(guó)家基金委“無(wú)機(jī)-有機(jī)雜化功能材料”創(chuàng)新群體、中科院“新興與交叉領(lǐng)域”項(xiàng)目和國(guó)家杰出青年基金資助下，通過有機(jī)配體和過渡金屬離子修飾成功實(shí)現(xiàn)了晶態(tài)鈦氧簇合物能帶結(jié)構(gòu)調(diào)控。他們采用團(tuán)簇分子活性配位點(diǎn)的思想，用有機(jī)膦酸配體組裝了一個(gè)結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定的{Ti6P2}簇，該簇核兩側(cè)各具有三個(gè)活性配位點(diǎn)，在保持{Ti6P2}簇核不變的前提下，成功引入了十四種不同含氧有機(jī)配體對(duì)其進(jìn)行了修飾，并發(fā)現(xiàn)有機(jī)官能團(tuán)的吸電子效應(yīng)可以有效降低這一鈦氧簇的禁帶寬度。另外，該研究團(tuán)隊(duì)還通過引入異煙酸或四氮唑乙酸這類吡啶-羧酸雙功能配體，把過渡金屬離子引入到{Ti6P2}結(jié)構(gòu)中并通過配位鍵將其連接成擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，通過調(diào)控其中過渡金屬離子的配位環(huán)境，成功將該簇核吸收峰紅移到可見光區(qū)。

　　這一系列工作發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed. (2016, DOI: 10.1002/anie.201510455；frontispiece)。審稿人高度評(píng)價(jià)該研究工作是鈦氧化物固態(tài)化學(xué)里一個(gè)有趣的研究起點(diǎn)（“This is an interesting starting point with some similarities to the solid state chemistry of titanium oxides”）。

　　此前該研究團(tuán)隊(duì)合成了世界上首例富勒烯型鈦氧團(tuán)簇（J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 2556），并實(shí)現(xiàn)了鈦氧團(tuán)簇負(fù)載型金屬有機(jī)框架薄膜的制備（ACS Nano 2016, 10, 977）。目前正針對(duì)新型鈦氧團(tuán)簇的合成和功能應(yīng)用做更深入的研究探索。

福建物構(gòu)所鈦氧團(tuán)簇能帶調(diào)控研究取得新進(jìn)展