化工进展 ›› 2025, Vol. 44 ›› Issue (S1): 159-177.DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2025-0347

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TiO2纳米光催化剂的异质结构建策略与应用研究进展

林已杰(), 乔鹏, 李心睿, 张宏斌, 王雪芹()   

  1. 东北石油大学化学化工学院,黑龙江 大庆 163318
  • 收稿日期:2025-03-07 修回日期:2025-05-18 出版日期:2025-10-25 发布日期:2025-11-24
  • 通讯作者: 王雪芹
  • 作者简介:林已杰(2003—),男,本科,研究方向为纳米催化材料制备、光催化制氢。E-mail:1256519561@qq.com
  • 基金资助:
    国家级大学生创新创业训练项目(202410220072)

Construction and application of heterostructures of photocatalyst TiO2 nanomaterials

LIN Yijie(), QIAO Peng, LI Xinrui, ZHANG Hongbin, WANG Xueqin()   

  1. College of Chemistry and Chemical Engineering, Northeast Petroleum University, Daqing 163318, Heilongjiang, China
  • Received:2025-03-07 Revised:2025-05-18 Online:2025-10-25 Published:2025-11-24
  • Contact: WANG Xueqin

摘要:

TiO2光催化剂具有氧化能力强、化学稳定性高等优点,其结构的调控和设计对光催化反应性能的提高有着重要意义。科研人员发现构建异质结是提升TiO2光催化性能的最有效的方法之一。本文总结了Ⅱ型、p-n型、Z型、S型、肖特基型5类异质结的机理,介绍了光催化性能优异的TiO2纳米异质结材料,并对各类异质结的光催化性能进行了讨论分析。此外,本文还简述了制备异质结的方法以及TiO2在有机废水的降解、有害气体的治理、光解水制氢和生物医药等方面的应用,展示了其重要价值。最后,针对TiO2异质结的构建进行了分析,提出了有效提高TiO2光催化性能的研究方向,并对未来进行了展望。

关键词: 二氧化钛, 光催化剂, 异质结, 纳米材料, 环境

Abstract:

TiO2 photocatalysts exhibit strong oxidation capacity and chemical stability with structural design crucial for performance enhancement. Heterojunction construction serves as an effective strategy for optimizing TiO2 photocatalytic performance. The charge transfer mechanisms in type-Ⅱ, p-n, Z-scheme, S-scheme and Schottky heterojunctions are analyzed with emphasis on TiO2 nanomaterials exhibiting superior photocatalytic activity. Preparation methods and applications in organic pollutant degradation, harmful gas treatment, hydrogen production and biomedicine are summarized. Finally, an analysis of the construction of TiO2 heterojunctions is conducted, proposing effective research directions to enhance the photocatalytic performance of TiO2, and future prospects are discussed.

Key words: titanium dioxide, photocatalyst, heterojunction, nanomaterials, environment

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