為解決當前的能源與環境問題，光解水產氫具有重要研究意義，但目前研發的催化劑在光響應范圍、光生載流子分離效率、穩定性及產氫活性等方面還存在很多問題。比如常用的二氧化鈦材料僅在紫外光區作用，限制了太陽能利用效率；而可見光響應的硫化鎘材料效率較低，并且穩定性差。因此，制備高效、穩定的可見光驅動產氫催化體系仍舊是一個非常大的挑戰。

　　中國科學院福建物質結構研究所結構化學國家重點實驗室研究員張健和張磊領導的無機合成化學團隊從反應機理出發，有目的地設計了一系列基于鈦氧團簇的復合光催化材料體系。通過溶劑熱反應，分步將硫化鎘納米顆粒與鈦氧團簇原位自組裝到多孔框架材料MIL-101中，得到具有良好可見光吸收的三元復合材料。同時，歸功于三組分之間的協同效應，在沒有貴金屬作為助催化劑的條件下，其光解水產氫效率相較CdS/MIL-101二元材料有了大幅度提高。更有意思的是，通過改變鈦氧團簇上修飾的有機配體的共軛特性，還可以進一步對這一三元材料體系的催化活性進行優化，最終將產氫速率提高近50倍。光譜和電化學分析表明，在此復合體系中，鈦氧團簇可以作為電子轉移媒介，將光生電子從硫化鎘顆粒分散到多孔材料表面，從而促進電荷-空穴分離，提高催化活性。這項研究成果不僅建立了基于鈦氧團簇的高效可見光驅動產氫催化體系，同時也從分子層面提供了調控并優化其催化活性的有效工具。相關成果已發表于《先進材料》（Adv. Mater. 2017, 29, 1603369）。

　　該研究獲得科技部“973”計劃、國家基金委“無機-有機雜化功能材料”創新群體、中科院“新興與交叉領域”項目、中科院戰略性先導科技專項（B類）和國家杰出青年基金資助。此前該研究團隊合成了世界上首例富勒烯型鈦氧團簇（J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 2556）以及目前世界最高核Ti52團簇（J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 7480），系統研究了鈦氧團簇的能帶調控（Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 5160），并實現了鈦氧團簇負載型金屬有機框架薄膜的制備（ACS Nano 2016, 10, 977）。

　　福建物構所鈦氧團簇基復合光催化材料研究獲進展