研究催化劑的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系一直是多相催化的核心內(nèi)容。催化劑的形貌決定其暴露的晶面，從而影響其催化性能。因此調(diào)控催化劑的形貌對于新型催化劑的研發(fā)和現(xiàn)有催化劑的改良使其具有理想的活性﹑選擇性和穩(wěn)定性具有重要意義。

近年來，有效利用太陽光對水中有機(jī)污染物的降解是可持續(xù)發(fā)展的綠色催化的研究熱點。氧化鐵作為一種儲量豐富和環(huán)境友好型的氧化物，在很多重要領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。國家納米科學(xué)中心劉剛研究組研究了三氧化二鐵一維納米棒、二維納米片、和三維納米方塊在可見光下（≥420 nm）對羅丹明B染料的降解，結(jié)果表明晶面的活性順序遵循{110}>{012}》{001}。這主要是因為{012}和{110}晶面具備“山脊-山谷”的特殊結(jié)構(gòu)，晶面配位不飽和的鐵原子密度分別是7.3 和10.1 atoms.nm-2。而{001}晶面以鐵或氧原子暴露的形式共存，表面配位不飽和的鐵原子相對較少。這一項工作不僅對在納米尺度構(gòu)建特殊形貌的光催化劑以實現(xiàn)對類Fenton氧化反應(yīng)性能的調(diào)控有指導(dǎo)意義，而且對于基于氧化鐵的水分解制氫和太陽能電池的研究有參考價值。相關(guān)研究結(jié)果已于Angew. Chem. Int. Ed.（DOI：10.1002 / anie.201105028）在線發(fā)表。

(a) 不同形貌的三氧化二鐵的透射電子顯微鏡照片；

上述研究工作得到國家納米科學(xué)中心、教育部、中國科學(xué)院、國家自然科學(xué)基金委以及科技部項目的支持。