TiO₂纳米粒子是具有活性的光催化剂，异戊二烯是生物相关挥发性有机分子和影响全球颗粒物生成的重要原因。有鉴于此，中科院化学所何圣贵、刘清宇等报道了通过粒径达到纳米尺度TiO₂阳离子簇合物作为光催化剂，直接进行异戊二烯光化学氧化反应。分别表征和鉴定了可见光、紫外光激发过程中生成的产物，验证了“dry”TiO₂在消除大气气氛中的异戊二烯的过程中的应用前景，对TiO₂纳米粒子的光催化氧化反应从分子级别进行理解。

本文要点：

（1）

首先吸附异戊二烯在TiO₂簇合物界面上的原子氧自由基（O^·-）导致形成关键界面态IS，这种IS界面态处于TiO₂的能带之间，在将C₅H₈分子中的π轨道电子转移到Ti_3d轨道过程中起到关键作用，C₅H₈ + Ti⁴⁺–O^•– → C₅H₈O + Ti³⁺。因此在光催化过程中产生可见光催化活性。

（2）

进一步的，首先在UV对TiO₂纳米粒子进行激发，生成O^•–，随后通过可见光驱动生成的IS界面态，能够进行催化反应。

这种策略能够改善太阳能收集效率，改善光催化合成产率。展示了异戊二烯的大气气氛化学、TiO₂光化学反应的深入研究。

参考文献

Shi-Ying Lv, Qing-Yu Liu*, Yan-Xia Zhao, and Sheng-Gui He*, Photooxidation of Isoprene by Titanium Oxide Cluster Anions with Dimensions up to a Nanosize, J. Am. Chem. Soc. 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c00326

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c00326