缺陷工程是提高二氧化钛（TiO₂）光催化性能的一种很有前途的方法。氢化TiO₂通常通过两步策略制备，即通过剧烈的氢还原对锐钛矿型TiO₂纳米结构进行后处理。此外，氢掺杂的TiO₂也可以通过氢等离子体、MgH₂还原和TiO₂纳米粒子的金属酸处理来制备。开发更简单的TiO₂氢化策略，使用更温和的条件合成金红石和锐钛矿相氢化TiO₂，并控制可转换缺陷的引入，对于进一步提高催化性能和实用性至关重要。

近日，吉林大学崔小强教授报道了提出了一种新的TiO₂原位氢化的湿化学方法。

文章要点

1）研究发现，钛酸四丁酯在三氟甲磺酸（TfOH）溶液中水解时，醇脱氢生成的氢原子被引入到TiO₂中。当氢原子取代氧原子时，H-TiO₂中形成了Ti-H缺陷，同时保持了原有的TiO₂晶体结构。

2）这种H-TiO₂的合成方法也为可切换缺陷工程提供了前所未有的机会：分别在Ar气氛和O₂气氛中退火可控制地获得含氧缺位或不含氧缺位的TiO₂。

3）实验结果显示，H-TiO₂具有较高的光催化析氢活性，是商品金红石（C-金红石）的60倍。研究发现，H掺杂通过引入带隙状态改变了TiO₂的能带结构，扩展了可见光吸收。H缺陷改变了Ti和O周围的电荷分布，促进了光载流子的有效分离。

这项工作为制备高效的TiO₂光催化剂提供了一条途径，也为氧化物缺陷工程提供了一条很有前途的途径。

参考文献

Jia et al., Wet-chemistry hydrogen doped TiO₂ with switchable defects control for photocatalytic hydrogen evolution, Matter (2021)

DOI：10.1016/j.matt.2021.10.027

https://doi.org/10.1016/j.matt.2021.10.027