一维TiO2纳米管催化剂在光解水领域的最近研究进展

advs随着全球污染的加深和能源危机的日益严峻,制备氢能源和分解污染物具有重大的实际意义和广阔的应用前景。自从1972年TiO2被发现具有光催化裂解水的性能以来, 对TiO2半导体材料的研究深入到多个重要领域,包括染料敏太阳能电池、超级电容、光解污染物、光催化产氢,以及锂离子电池等。随着制备工艺及相关参数的不同,TiO2纳米材料呈现出多种结构形态,如纳米线、纳米棒、纳米片、纳米管及纳米微球等等。其中一维的TiO­­2由于其较高的长径比和较大的比表面积而表现出优异的物化性能, 受到人们广泛关注。尽管如此, TiO2仍然具有一些缺点阻碍了其实际应用,如较高的禁带宽度使得TiO2只能吸收3-5%的可见光,快速的光生电子-空穴对的结合降低了光催化效率。基于此, 科学家们进行了大量研究工作,主要集中在如何提高TiO2电极材料的光催化效率。

近期,苏州大学赖跃坤教授及其研究团队集中总结了今年来人们制备一维TiO2纳米管的各种方法,包括水热法、溶剂热法、模板法,以及电化学阳极氧化法。文章对各种制备方法进行细致描述,并对各条件制备的TiO2的结构形态进行了详细对比分析。同时,为了增加TiO2对可见光的吸收,抑制光生电子-空穴对的快速结合,对TiO2的各种结构修饰及掺杂方法都进行了阐述。不仅如此,文章还详细讨论了光解水的机理,列举了大量的光催化裂解水及污染物的应用实例。最后,文章结尾对一维TiO2在光催化领域的发展趋势和相应的机遇与挑战进行了展望,相信能给广大科研人员带来较大的参考价值。相关论文在线发表在Advanced Science 2016, 3, 1600152.

相关工作得到了国家自然科学基金,东吴学者计划,江苏省自然科学基金以及江苏省优势学科的大力资助。