（001）面暴露TiO2催化劑的常壓制備及性能研究

常巖航 ，夏靜芬 ，楊國(guó)靖 ，2，趙 博 ，唐 力 ，張 妮 ，王 宇 ，謝周云 ，王冬波 ，2

（1.浙江萬(wàn)里學(xué)院生物與環(huán)境學(xué)院，浙江寧波315100；2.湖南大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙410082）

TiO2由于具有優(yōu)異的物理和化學(xué)性質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于水體除藻〔1〕、有機(jī)物降解〔2〕、光催化制氫〔3〕和滅菌〔4〕等領(lǐng)域。隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)TiO2的催化活性，尤其是光響應(yīng)效率、電子-空穴復(fù)合率等性質(zhì)不僅由其晶格結(jié)構(gòu)和形貌決定，還與其暴露的晶面類型密切相關(guān)。銳鈦礦型TiO2一般具有3種晶面:（001）面、（100）面和（101）面。研究證明，（001）面的光催化活性優(yōu)于其他晶面〔5〕。 但是，由于（001）晶面的表面能較高，在銳鈦礦TiO2晶體的生長(zhǎng)過(guò)程中，會(huì)迅速消失，因此，銳鈦礦TiO2晶體通常以表面能較低的（101）和（100）晶面為主。Huagui Yang 等〔6〕通過(guò)第一性原理計(jì)算實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)原子與Ti形成的Ti—F鍵可以顯著降低（001）面表面能，促進(jìn)晶體沿（101）和（100）軸方向生長(zhǎng)，從而暴露出高活性的（001）晶面。于是，針對(duì)具有特定暴露晶面的高活性TiO2的研究引起了廣泛關(guān)注。

目前，對(duì)于暴露高能晶面TiO2的制備常采用水熱法或溶劑熱法，表面控制劑大多使用氫氟酸〔7-8〕。但水熱/溶劑熱合成方法需要在密閉空間（反應(yīng)釜）里創(chuàng)造一個(gè)高溫高壓的反應(yīng)環(huán)境，實(shí)驗(yàn)條件較為苛刻且反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)。而溶膠凝膠法是一種比較常見的TiO2制備方法，其合成方法簡(jiǎn)單，成本較低，但所得產(chǎn)物粒徑較大。研究發(fā)現(xiàn)，超聲輔助可以加速前驅(qū)體的水解，提高產(chǎn)物的結(jié)晶度，有效減小產(chǎn)物粒徑〔9-11〕。但目前，尚未有超聲輔助-溶膠凝膠法制備高能晶面暴露TiO2的報(bào)道。……