缺陷型TiO_(2)光催化纳米材料的制备和光催化应用研究进展OA

【目的】实现缺陷型二氧化钛(TiO_(2))在污染物高效降解、太阳能驱动水解制氢、二氧化碳光催化还原制备燃料、以及温和条件下氮固定合成氨等一系列能源与环境关键应用中的规模化与实用化。【研究现状】全面概括多种主流的缺陷构建策略;重点阐释不同类型缺陷态调控TiO_(2)光催化性能的内在物理化学机制:缺陷在材料带隙中引入中间能级,有效收窄其表观带隙,从而将光响应范围从紫外区显著拓展至可见光乃至近红外区域;这些缺陷位点可作为高效的光生电子捕获中心,使得更多电荷能够参与表面催化反应;缺陷位点能够作为高活性的表面反应中心,显著促进H_(2)O、CO_(2)、N_(2)等关键反应物分子的吸附与活化,有效降低其反应能垒。【结论与展望】未来研究的首要任务是致力于开发更为简单、绿色、成本可控且易于规模化生产的合成技术,同时确保所引入的缺陷在长期运行中保持稳定;大力推动先进原位-工况表征技术与理论计算的深度融合;应积极拓展缺陷型TiO_(2)的应用边界,将其独特的理化性质应用于能源存储、高灵敏度化学传感、生物医学等新兴前沿交叉领域。