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 俄羅斯人民友誼大學（RUDN）的化學家開發了一種新型光催化劑-以二氧化鈦為原料的納米結構。具有超薄壁的空心納米棒具有納米反應器的作用并在可見光的影響下，室溫下提供28倍更有效的有機反應。關于這一進展的文章發表在《應用催化B：環境》“Catalysis B: Environmental ”(論文題目為《黑色空心TiO 2納米立方體：用于高效可見光催化應用的先進納米結構》） ("Black hollow TiO2 nanocubes: Advanced nanoarchitectures for efficient visible light photocatalytic applications")

用有機物質制造藥物、化肥、農藥、食品添加劑和其他有用產品的傳統方法需要高壓和高溫條件。光催化是降低化學工業能耗的途徑之一。光催化劑能夠在不增加溫度或壓力的條件下，在光的影響下加速有機反應。

人們認為二氧化鈦是一種潛在的催化劑。然而，它的催化活性只有在僅占陽光5%的紫外光中被激活。當納米結構呈空心結構時，二氧化鈦作為催化劑變得更加活躍。分子設計與合成醫學創新化合物中心主任Rafael Luque與來自伊朗的同事們描述了一種具有高光催化活性的新型結構:由二氧化鈦(BHC-TiO2)制成的黑色空心納米管。

這種新型納米結構的開發耗時近2年?？茖W創造了一種相對容易的方法來設計納米結構。該程序由4個主要步驟組成。首先，化學家們準備了由赤鐵礦制成的納米晶體，并用二氧化鈦覆蓋它們。然后，用鹽酸溶液洗掉立方體的內部，只留下薄薄的二氧化鈦外殼。最后一個階段是在氫氣-氬氣氣氛中在550℃下進行烘烤.在此之后，樣品變成了黑色的空心納米粒子。整個過程大約需要2-3天。

藥物創新化合物分子設計和合成中心主任Rafael Luque說：“我們的結構的主要優點是易于創建，耐用并可以用于不同的目的。BHC-TiO2可作為光催化劑，用于水凈化加速污染物的分解和生物質轉化。目前我們正在研究光催化劑在有機物生產中的應用。”

在一項涉及苯并咪唑合成的實驗中，RUDN的研究人員檢測了幾種納米立方體材料的催化活性，這些納米材料是由二氧化鈦、中空且烘焙的黑色空心BHC-TiO2組成。這種物質的衍生物在制藥工業中有很高的需求。一些樣品暴露在普通的鹵化燈的可見光下，還有一些暴露在紫外線下。

BHC-TiO2顆粒在上述兩種暴露條件下均表現出較高的催化活性。86%的初始物質是在可見光的影響下進行處理的，這是單片(非中空)二氧化鈦立方體實驗的28倍?；瘜W家們認為這種新結構的活性是歸功于其中空、大表面積和多孔的超薄壁。

所有這些特性使得納米粒子作為納米反應器工作，即反射光和散射光，容易吸收有機物，為立方體內部的有效反應創造一種介質。納米粒子表面在烘烤過程中形成的Ti3 離子也起著重要作用。RUDN的科學家們認為它們促進電子轉移，使整個結構吸收可見光(而不僅僅是像純二氧化鈦那樣只吸收紫外光)。

實驗證明了納米反應器的高耐用性：即使在第六次使用之后，其結構仍保持其形態，并且幾乎所有Ti3 離子都在其表面上。因此，BHC-TiO2可以用于進行至少7個有機反應而不損失任何催化活性。