生态环境材料课题组薛晋波副教授团队设计并构筑了三元C@TiO₂/TiO_2-x纳米反应器提高了其光热催化产氢效率，该研究结果发表在国际著名期刊《Chemical Engineering Journal》上，并被选为封面文章（Front cover）。论文题目为“Construction of a ternary spatial junction in yolk–shell nanoreactor for efficient photo-thermal catalytic hydrogen generation”（Chemical Engineering Journal, 2021, 423, 130188）（一区TOP期刊，影响因子13.273）。论文第一作者是博士研究生李勇，通讯作者是新材料界面科学与工程教育部重点实验室薛晋波副教授。

利用太阳光驱动分解水制氢是解决环境污染、能源衰竭等问题的理想方案，将热化学和光化学相结合的光热协同催化是提高析氢效率的一种最具前景的方法。不幸的是，快速的热量损失和载流子重组严重影响太阳能的利用和转换效率。通过精确控制催化材料的微/纳米结构和合理构造同质/异质结是改善热积聚能力和抑制光生电荷复合的一条行之有效的策略。

薛晋波副教授团队采用简单涂覆–煅烧–自掺杂策略，构建C@TiO₂/TiO_2-x三元空间结纳米反应器。利用碳芯（纳米加热器）的光热效应和yolk–shell结构的热积聚效应，可以减少热量损失，积聚碳核产生的热量，从而在空间结界面处实现有效的热定位；通过表面光电压、光电流测试、能带结构分析、FDTD模拟和DFT计算，充分表明三元空间同质–异质结能够有效促进载流子的分离和转移；耦合碳芯的光热效应、yolk–shell结构的热积聚效应和表面氧空位的电子储存效应，有效增强了C@TiO₂/TiO_2-x纳米反应器的光热催化产氢效率。

全文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.130188