化学进展

作者：张加睿, 杨永超

单位：中国科学院纳米系统与分层制造重点实验室 中国科学院纳米科学卓越中心 国家纳米科学中心 北京 100190,广东工业大学材料与能源学院 广州 510006,<sup class=\mag-xml-aff-label-sup added-by-sys\>3</sup> 悉尼大学化学与生物分子工程学院 新南威尔士州 2006 澳大利亚

关键词：光催化,制氢,二氧化钛,半导体材料,表面改性

基金：悉尼大学FHLoxton研究金资助

为应对全球能源危机和环境挑战，光催化制氢（H2）已成为清洁能源转化的一种可持续替代方案。在众多光催化剂中，TiO2基纳米材料因其独特的物理化学性质（如高化学稳定性、强氧化还原能力、可调的电子结构以及高成本效益）而备受关注。对TiO2基光催化剂的广泛研究证明了其在制氢领域的巨大潜力。本及时且重要的综述探讨了TiO2基光催化剂的最新进展，讨论了其在光催化制氢中的独特优势和合成方法。文中总结了提高光催化效率的改性策略，如元素掺杂（例如贵金属、非贵金属和非金属）、形貌工程和复合结构设计等。此外，还强调了用于探索光催化机理的先进原位/非原位表征技术。最后，概述了TiO2基纳米材料面临的主要挑战（例如有限的可见光活性和电荷复合），并展望了新兴TiO2基纳米材料的发展前景以及克服当前瓶颈的设计策略。并对未来的研究重点进行了展望，如原子界面工程、机器学习辅助材料设计和大规模制备技术等。这项工作旨在为下一代制氢系统的TiO2基光催化剂的合理设计提供见解。

来源：2026年第2期

《化学进展》期刊编辑部

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