表面氟化TiO2空心光催化剂制备及其应用(英文)

作者：李嘉碧; 吴熙; 刘升卫^*

来源：Acta Physico - Chimica Sinica, 2021, 37(06): 41-52.

• 二氧化钛
• 空心
• 微球
• 分等级多孔性
• 表面氟化

空心结构和特定表面功能赋予球形组装体卓越的高性能与新特性,在催化、光催化、能量转换、存储以及生物医学等领域具有广阔的应用前景。以作者团队的研究结果为主,本综述概述了表面氟化TiO2多孔空心微球(F-TiO2 PHMs)的制备及其光催化应用进展。本文中,F-TiO2 PHMs的合成策略主要包括简化的两步模板法,以及基于氟诱导自转变机制(FMST)的无模板法。与两步模板法相比,FMST法中模板的形成、包覆与去除都在"黑箱"式的一步反应中完成,无需额外的认为处理步骤。FMST法制备F-TiO2 PHMs暗含四个基本步骤:成核、自组装、表面再结晶与自转变。通过控制FMST法的四个基本步骤,经过简单的水热处理可以成功制备高产量的F-TiO2 PHMs,同时F-TiO2 PHMs的多层次微观结构参数,如空腔、多级孔、一次纳米粒子的组成与结构等,均可以很好地裁剪调控。F-TiO2 PHMs在光催化应用中具有增强光吸收、促进传质、降低膜污染等结构优势。同时,F-TiO2 PHMs制备过程原位引入表面氟修饰,带来显著表面氟效应,不仅有利于反应物分子的吸附和活化,而且有利于光生电子和空穴的表面俘获和界面转移。并且,多孔空心结构对客体修饰,如离子掺杂、基团功能化和纳米粒子负载等,表现出更好的相容性和耐受性,可以进一步提高F-TiO2 PHMs的光催化性能。结合F-TiO2 PHMs的主客体协同修饰作用,可以同时增强光吸收范围与强度,降低电荷复合几率,促进传质与吸附,提高表面反应效率,因此整个光催化过程可以综合调控协同优化。综上所述,F-TiO2 PHMs具有丰富的组成/结构参数和优异的理化性质,结合空心结构、分等级多孔性、表面氟化等特征,以及主/客体协同修饰作用,实现一体化调控复杂的光催化过程,改善光催化性能,为光催化技术潜在应用发展提供保障。

• 单位
  中山大学; 广东省环境污染控制与修复技术重点实验室