分级结构提高了锐钛矿TiO2对光的吸收效率，在拥有纳米基元的优势性质同时，分级结构的形成保证了材料高比表面积、良好的孔结构及使用过程中的结构稳定性，极大提升了锐钛矿TiO2光催化活性与稳定性。 

　　氧化钛的空穴扩散长度10纳米，电子扩散长度10微米。同时，纳米基元尺度小于载流子自由程时，也极大降低其反向复合。因此，当分级氧化钛基元尺寸小于10纳米，空穴更易于到达表面。1微米的氧化钛粒子，电子由体内扩散到表面需100ns，10纳米的氧化钛仅需10ps。据此，本组可控合成了一系列由纳米线、纳米管、纳米片及纳米单晶作为基元组装生长的分级锐钛矿TiO2结构。

　　该分级结构中的纳米基元，如纳米线或纳米片，直径或厚度均小于10nm，保证了光生载流子的有效分离和快速迁移；纳米基元同时使表面原子比例大增，且比表面积大显著增加，极大提升了表面催化反应活性与效率。下图为不同基元氧化钛分级材料的物性表征与光催化降解数据。

　　在上述工作基础上，本组系统研究了不同维度基元对分级TiO2材料的光催化性能影响规律，不同基元结构的能带结构、结晶性质及载流子传输方式不同，导致形成的TiO2分级材料的光催化活性具有规律性变化。

　　上述工作可控获得了不同形貌的分级TiO2微纳米光催化剂，该系列光催化剂具有良好光催化活性及优异的性能稳定性。本组首次研究了不同维度基元结构对分级TiO2微纳米材料性能的影响规律，该工作思路不仅对TiO2，对其他材料或催化剂的合理设计也是一个启发。

　　本工作发表在Nanoscale（2010, 2: 1115-1117）、 Catal. Today（2014, 225: 74-79）、Mater. Lett.（2010, 64: 1204-1207）、J. Nanosci. Nanotechno.（2010, 10(11): 7469-7472及2011, 11: 9745-9748.）、Particuology（2014, 4: 61-70）、Rare Metals（2011, 30:153-156）及Chin. J. Catal.（2013, 34(4): 808–814）等期刊，被引240余次。