太阳能驱动的光催化反应可以温和地进行C-H活化，以生产有附加值的化学品。然而，光致载体的低效利用阻碍了其应用。清华大学李亚栋院士、彭卿教授和陈晨教授通过合成过程中的结构调制，合成了一种可逆光致变色的BiOBr(p-BiOBr)纳米片，在可见光照射下通过捕获光产生的空穴显色，并通过水氧化漂白生成羟基自由基，显示出增强的载流子分离和水氧化。

分析中心表面分析组针对课题组进一步确定p-BiOBr纳米片的光致变色机理的研究要求，对初始态、着色态和漂白态下的p-BiOBr进行了XPS分析，由于Bi元素对光照敏感且含量较高，我们首先采集Bi4f谱图并将其扫描次数降到最低，防止X射线长时间照射对其化学态的干扰，而Br3d和O1s需要较高的信噪比，我们适当增加扫描次数，同时选择恰当的通能和步长，以便得到灵敏度和分辨率较好的谱图。通过对以上参数的合理调控，最终发现以下变化：1. 光致变色之后，大部分Bi原子化学态升高，只有少量Bi原子化学态降低，而Br原子化学态增加，漂白后复原，说明p-BiOBr中的Bi3+和Br-有助于捕获和稳定光生电子和空穴，使其电子结构和能带结构发生变化，进而导致颜色改变。2. 对O1s 谱图分析发现，光照后样品表面产生更多羟基物种和吸附水，同时在漂白过程中，样品表面进一步吸附附近的水分子并产生更多羟基物种。本机组的XPS分析为解释p-BiOBr纳米片光致变色机理提供了有力支撑，该研究成果以“Engineering Lattice Disorder on a Photocatalyst: Photochromic BiOBr Nanosheets Enhance Activation of Aromatic C-H Bonds via Water Oxidation”为题发表在期刊 J. Am. Chem. Soc.,( 2022, 144, 3386−3397)，该团队特此对我中心表面组的XPS分析进行了致谢。