形貌定制的TiO?纳米结构及其复合物在先进能源与环境领域的应用：综述

摘要： 具有不同维度（零维至三维）的形貌调控TiO?纳米结构因其独特的物理化学和功能特性，在能源与环境高效应用中展现出优势，例如太阳能驱动的光催化产氢、有机/无机有毒污染物降解、CO?还原为碳氢燃料、太阳能电池、超级电容器及锂离子电池等。然而，TiO?的宽禁带特性及光生载流子快速复合通常限制其在太阳光照射下的整体性能。本综述阐述了形貌调控TiO?纳米结构的制备技术及提升其催化效率的策略。尽管大比表面积和高能(001)晶面暴露的二维/三维TiO?纳米结构能在一定程度上增强光催化效率，但仍需通过表面工程调控电子能带结构、实现可见光敏化及高效电荷分离。本文详细讨论了从零维到三维的TiO?异质结构（HSs），包括金属/非金属掺杂、表面氟化、贵金属等离子体纳米颗粒（NPs）耦合及与窄禁带适配半导体（II型）的复合，系统阐述其合成策略、电荷转移机制及在光催化中的作用。虽然一维TiO?异质结构研究广泛，但本文重点介绍二维/三维体系的关键表面工程新进展——这些策略通过增大比表面积、提升光吸收能力及促进电子-空穴高效分离，最终在先进应用中表现出卓越性能?；诟昧煊蜃钚峦黄疲哪┱雇宋蠢捶⒄狗较?。