編號(hào)：FTJS08513
篇名：表面氟化TiO2空心光催化劑制備及其應(yīng)用
作者：李嘉碧 吳熙 劉升衛(wèi)
關(guān)鍵詞： 二氧化鈦 空心 微球 分等級(jí)多孔性 表面氟化
機(jī)構(gòu)： 中山大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院
摘要： 空心結(jié)構(gòu)和特定表面功能賦予球形組裝體卓越的高性能與新特性,在催化、光催化、能量轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)以及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。以作者團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果為主,本綜述概述了表面氟化TiO2多孔空心微球(F-TiO2 PHMs)的制備及其光催化應(yīng)用進(jìn)展。本文中,F-TiO2 PHMs的合成策略主要包括簡(jiǎn)化的兩步模板法,以及基于氟誘導(dǎo)自轉(zhuǎn)變機(jī)制(FMST)的無模板法。與兩步模板法相比,FMST法中模板的形成、包覆與去除都在"黑箱"式的一步反應(yīng)中完成,無需額外的認(rèn)為處理步驟。FMST法制備F-TiO2 PHMs暗含四個(gè)基本步驟:成核、自組裝、表面再結(jié)晶與自轉(zhuǎn)變。通過控制FMST法的四個(gè)基本步驟,經(jīng)過簡(jiǎn)單的水熱處理可以成功制備高產(chǎn)量的F-TiO2 PHMs,同時(shí)F-TiO2 PHMs的多層次微觀結(jié)構(gòu)參數(shù),如空腔、多級(jí)孔、一次納米粒子的組成與結(jié)構(gòu)等,均可以很好地裁剪調(diào)控。F-TiO2 PHMs在光催化應(yīng)用中具有增強(qiáng)光吸收、促進(jìn)傳質(zhì)、降低膜污染等結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)。同時(shí),F-TiO2 PHMs制備過程原位引入表面氟修飾,帶來顯著表面氟效應(yīng),不僅有利于反應(yīng)物分子的吸附和活化,而且有利于光生電子和空穴的表面俘獲和界面轉(zhuǎn)移。并且,多孔空心結(jié)構(gòu)對(duì)客體修飾,如離子摻雜、基團(tuán)功能化和納米粒子負(fù)載等,表現(xiàn)出更好的相容性和耐受性,可以進(jìn)一步提高F-TiO2 PHMs的光催化性能。結(jié)合F-TiO2 PHMs的主客體協(xié)同修飾作用,可以同時(shí)增強(qiáng)光吸收范圍與強(qiáng)度,降低電荷復(fù)合幾率,促進(jìn)傳質(zhì)與吸附,提高表面反應(yīng)效率,因此整個(gè)光催化過程可以綜合調(diào)控協(xié)同優(yōu)化。綜上所述,F-TiO2 PHMs具有豐富的組成/結(jié)構(gòu)參數(shù)和優(yōu)異的理化性質(zhì),結(jié)合空心結(jié)構(gòu)、分等級(jí)多孔性、表面氟化等特征,以及主/客體協(xié)同修飾作用,實(shí)現(xiàn)一體化調(diào)控復(fù)雜的光催化過程,改善光催化性能,為光催化技術(shù)潛在應(yīng)用發(fā)展提供保障。
