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有序介孔TiO2的合成及光解水产氢应用

2021-04-17徐安琪杜芳林

高等学校化学学报 2021年4期
关键词:结构

徐安琪,李 彬,杜芳林

(青岛科技大学材料科学与工程学院,青岛266042)

氢气(H2)是发展低碳排放经济的优良能源载体. 它可以利用自然和可再生资源,如水和太阳能来制备[1]. 自1972年日本东京大学Fujishima等[2]首次发现TiO2单晶电极光催化分解水产生氢气这一现象以来,兴起了以光催化方法分解水制氢(简称光解水)的研究[3~9];此后,TiO2在光催化领域的研究也取得了较大进展[10~23],内容涉及催化剂的形貌、晶相、改性及理论计算等方面[1,11,24~30].

传统的二氧化钛光催化剂具有无毒、环保、耐腐蚀及稳定性强等优点,但由于存在禁带宽度过大(3.2 eV)及电子空穴复合速度快等问题,使其在光解水产氢领域受到限制[31~33]. 与其相比,有序介孔二氧化钛具有高比表面积及大孔容等优点,均匀的介孔孔道不仅增加了高活性位点的密度,而且有利于反应物和产物的扩散[34~46];高的比表面积和大的孔体积为金属离子等掺杂提供了良好的基础[47~53]. 这对光解水产氢有着显著的影响,因此设计和合成可控结构的介孔TiO2材料具有重要意义[54~64].

大量文献对介孔TiO2的合成、性能和应用进行了综合评述[65~68]. 本文将着重总结如何通过控制钛前驱体的水解和交联速率来合成有序介孔二氧化钛[69~71],并讨论孔的大小及其有序排列的影响因素;概括了有序介孔TiO2材料在光催化分解水产氢方面的应用;对该领域未来的发展进行了简要的总结和展望.

1 介孔二氧化钛的合成

介孔材料的制备主要是合成单分散的、介孔大小的……

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