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由于其优异的光催化活性,TiO2已经被广泛地应用于环境修复、光解水制氢、太阳能电池和锂离子电池等领域1.然而在应用过程中由于光生载流子能够快速在TiO2颗粒上复合,使得TiO2的应用受到极大的限制.采用简单的光电化学的方法可以有效地解决这个难题.因为外部施加的电势偏压能够及时地将光生电子导向外部电路,然后再导到对电极上,使得光生载流子的复合可以得到有效地抑制,从而延长光生载流子的寿命,最终提高光催化效率.另一方面,TiO2的光催化性能与它的尺寸、形貌、结构和晶面等息息相关.近年来,研究人员合成出了棒状金红石TiO2光催化剂,其顶面为{111}暴露面,侧面为{110}暴露面,该光催化剂在可见光照射下表现出优良的产氢能力2.为了能够利用光电化学技术以进一步提高其光催化效率,研究人员随后在导电玻璃上成功地合成了金字塔形(111)暴露面的金红石TiO2薄膜3.由于其具有卓越的光电子传输性能,该薄膜材料可以有效地光电催化氧化水、降解有机物和杀灭细菌等.然而,迄今为止,研究人员主要是通过液相水热法来合成具有{111}暴露面的金红石TiO2粉末或者薄膜材料.最近,气相水热法应用于合成无机纳米材料受到了研究人员的关注.由于其与传统的液相水热法截然不同的生长环境和生长机理,气相水热法可以合成出传统的液相水热法无法合成出的纳米材料,因而该方法具有极大的应用潜力.在本文中,采用一步气相水热法,在钛板基底上首次成功地合成出了金字塔形(111)暴露面的金红石TiO2薄膜(图1 所示).表征结果表明,所合成的金红石TiO2薄膜是由直径为400-700 nm的垂直排列的棒状结构组成,薄膜厚度为2 微米.随后,我们分别以金红石TiO2薄膜和实验室已有的TiO2纳米管为光阳极,在紫外光照射下,开展了这两种光阳极材料光电催化氧化水和罗丹明B脱色的对比实验研究.实验结果表明,金红石TiO2薄膜表现出了更高的光电催化活性,其光电催化氧化水的效率和对罗丹明B的脱色率分别是TiO2纳米管的3.5 倍和1.2 倍.通过进一步表征实验证明发现金红石TiO2薄膜光阳极优异的光电性能归因于其优越的光电子传输能力和{111}暴露面的强氧化能力.