在中国科学院项目和国家自然科学基金支持下，中国科学院兰州化学物理研究所能源与环境纳米催化材料课题组在可见光响应TiO₂纳米管阵列光电转换材料设计合成研究领域取得新进展。 

　　二氧化钛纳米管阵列结构由于其独特的阵列结构、定向的电子传导及优异的光子捕获能力从而成为半导体光电转换领域的研究重点。然而，由于二氧化钛本身具有较宽的带隙（锐钛矿相>3.2 eV，金红石相>3 eV）以及较高的光生电子-空穴复合速率等，极大的限制了二氧化钛纳米管阵列的实际应用潜力。因此，如何拓展二氧化钛纳米管阵列的光谱响应范围以及促进光生电子-空穴的有效分离，成为目前光催化领域急需解决的科学难题。 　　　　 

　  本课题组研究人员采用了原位水热反应的方法，通过控制水热反应的动力学因素，实现了二氧化钛纳米管与铬掺杂的钛酸锶相复，成功制备了Cr-doped SrTiO₃/TiO₂异质复合纳米管阵列。由于钛酸锶具有稳定的立方晶系钙钛矿结构，因而适宜进行铬离子掺杂。此外，铬离子掺杂的钛酸锶，由于在钛酸锶的价带和导带之间，会形成新的Cr3d能带，从而可以有效的减小钛酸锶的禁带宽度，因而首次实现SrTiO₃/TiO₂异质复合纳米管阵列其在可见光区的光电及光催化性能。相关研究结果发表在英国自然出版社的Scientific Reports期刊, （Scientific Reports, 2013, 3, 2720) 

　　 　　我们课题组通过进一步摸索和改进实验方法，通过碱性催化剂控制钛酸锶的含量，最终制备了Cr掺杂SrTiO₃纳米立方体/TiO₂纳米管的异质复合纳米阵列结构。进一步研究表明高浓度碱催化剂可以有效的保证产生的钛酸盐不断扩散到溶液中，而不在二氧化钛的表面沉积，低浓度的锶离子可以降低钛酸锶的形成速率，使其成为具有立方体形貌的Cr掺杂钛酸锶纳米颗粒。这种新型的异质复合纳米材料具有较高的可见光光电响应及分解水产氢的性能，其产氢速率比传统二氧化钛纳米管阵列提高一个数量级。另外，通过理论计算的方法，探讨了铬掺杂对钛酸锶可见光性能提高的作用机理，相关工作发表在Wiley出版社的Chem Eur J期刊,（Chem Eur J, 2014, 20, 2654)