赵东元/李伟JACS：首次报道！单胶束定向组装合成波纹状TiO2纳米线用于高效空穴提取

具有可调活性表面的有序超薄纳米线阵列尽管在光电子学领域具有吸引力，但其精确合成至今仍具有挑战性。具体而言，因为现有方法的综合限制，对凹壁的形状、大小和分布的精确控制仍然困难，导致对催化剂电荷动力学的潜在机制仍未被探究清楚。近日，赵东元院士和复旦大学李伟等首次采用独特的单胶束定向组装方法合成了排列整齐的亚10 nm超薄TiO₂纳米线阵列。

对于TiO₂纳米线阵列，并排生长的纳米线直径为8 nm，相邻距离为10 nm，并垂直排列(厚度为800 nm)，表面积为102 m² g^-1；波纹结构由碗状凹形结构(直径5 nm)组成，沿超薄纳米线的轴线紧密排列。

更重要的是，通过简单地改变反应时间，可以很好地控制凹形结构的直径(2 ~ 5 nm)，这种独特结构分别为电荷分离和传输提供了极短的径向距离和直接轴向通道。

更重要的是，由于具有可调性的轴向排列的凹形结构，这种壁可以通过诱导大带弯曲和加速表面反应动力学来大大激活空穴收集，这意味着超薄波纹TiO₂纳米线阵列同时实现了高效的电荷分离、电子和空穴传输，最终实现了表面空穴活化。

因此，该阵列具有优异的电荷动态特性，即使在0.41 V_RHE的极低电位下，也能获得高的偏置光子电流效率(1.4%)；在1.23 V_RHE下，光电流高达1.96 mA cm^-2。该项工作对凹壁电荷动力学的探究和单胶束导向的精确合成为按需设计和制备具有优化空间组织和目标功能的光电材料提供了指导。

Sub-10 nm Corrugated TiO₂ Nanowire Arrays by Monomicelle-Directed Assembly for Efficient Hole Extraction. Journal of the American Chemical Society, 2022. DOI: 10.1021/jacs.2c10395