光电催化降解有机污染物分解生成CO₂和H₂O是解决目前日益重要的环境问题非常好的解决方案。TiO₂广泛应用于此类领域，因为TiO₂材料的环境稳定性和较高的催化反应活性。但是TiO₂基光催化剂的光电催化降解有机污染物分子的催化反应活性较低，因为TiO₂催化剂中面临严重的电子-空穴复合效应。

有鉴于此，大连化学物理研究所李灿、兰州大学李泽龙等报道了一种基于TiO₂纳米锥构建的光电催化剂，在降解有机污染物的反应过程中表现了优异的催化活性、催化反应持久性。

本文要点：

（1）

在Ti网基底上通过TTIP水热合成在Ti网上担载不同结构二氧化钛，当反应中加入Na₂EDTA和乙酰丙酮（ACAC）、加入Na₂EDTA、加入ACAC，反应分别生成纳米锥、纳米棒、纳米粒子二氧化钛。

结构独特的TiO₂纳米锥结构光电催化剂在光电催化降解4-氯苯酚的过程中，对20 ppm 4-氯苯酚进行降解，能够实现99 %的降解率，矿化率（mineralization efficiency）达到55 %，降解反应的表观降解速率达到5.05 h^-1 g^-1 m²，该反应速率是纳米棒二氧化钛的3倍，是纳米团簇降解反应速率的6倍。

（2）

作者通过进一步的表征，发现这种纳米锥结构TiO₂表现了较高的电荷-空穴分离效果、载流子传输效率，因此实现了优异的光电催化反应效率。作者通过计算流体力学方法，发现这种三维纳米锥结构有助于反应过程中反应物的传质。

（3）

本文研究结果揭示了调控光电催化剂的纳米尺度形貌对于改善电荷传输，同时有助于反应的传质效应，因此从多个角度改善光电催化反应降解持久性有机污染物（persistent pollutants）。

参考文献

Rui Song, Haibo Chi, Qiuling Ma, Dongfeng Li, Xiaomei Wang, Wensheng Gao, Hao Wang, Xiuli Wang, Zelong Li*, and Can Li*, Highly Efficient Degradation of Persistent Pollutants with 3D Nanocone TiO₂-Based Photoelectrocatalysis, J. Am. Chem. Soc. 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c05008

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c05008