太陽能驅動的光催化反應可以溫和地進行C-H活化，以生產有附加值的化學品。然而，光致載體的低效利用阻礙了其應用。清華大學李亞棟院士、彭卿教授和陳晨教授通過合成過程中的結構調制，合成了一種可逆光致變色的BiOBr(p-BiOBr)納米片，在可見光照射下通過捕獲光產生的空穴顯色，并通過水氧化漂白生成羥基自由基，顯示出增強的載流子分離和水氧化。

分析中心表面分析組針對課題組進一步確定p-BiOBr納米片的光致變色機理的研究要求，對初始態、著色態和漂白態下的p-BiOBr進行了XPS分析，由于Bi元素對光照敏感且含量較高，我們首先采集Bi4f譜圖并將其掃描次數降到最低，防止X射線長時間照射對其化學態的干擾，而Br3d和O1s需要較高的信噪比，我們適當增加掃描次數，同時選擇恰當的通能和步長，以便得到靈敏度和分辨率較好的譜圖。通過對以上參數的合理調控，最終發現以下變化：1. 光致變色之后，大部分Bi原子化學態升高，只有少量Bi原子化學態降低，而Br原子化學態增加，漂白后復原，說明p-BiOBr中的Bi3+和Br-有助于捕獲和穩定光生電子和空穴，使其電子結構和能帶結構發生變化，進而導致顏色改變。2. 對O1s 譜圖分析發現，光照后樣品表面產生更多羥基物種和吸附水，同時在漂白過程中，樣品表面進一步吸附附近的水分子并產生更多羥基物種。本機組的XPS分析為解釋p-BiOBr納米片光致變色機理提供了有力支撐，該研究成果以“Engineering Lattice Disorder on a Photocatalyst: Photochromic BiOBr Nanosheets Enhance Activation of Aromatic C-H Bonds via Water Oxidation”為題發表在期刊 J. Am. Chem. Soc.,( 2022, 144, 3386?3397)，該團隊特此對我中心表面組的XPS分析進行了致謝。