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模板法制备 TiO2 光催化剂的研究进展 1 引言 近年来为提高TiO 的光催化性能和重复利用能力，国内外研究者一直致力于立体结 2 [1] 构TiO 的制备和性能研究 。这些特定形貌的TiO 与一般粉末TiO 相比，具有结构独特、 2 2 2 性能优异、使用范围广等诸多特点而倍受青睐。 2 模板法特点 模板法是将具有一定立体结构、形状容易控制的材料作为模板，通过物理、化学或 生物的方法以选定的模板约束材料结构的合成过程。通过控制材料的尺寸、形貌、结构、 取向和位置等要素，从而得到具有预期结构和性能的材料。模板合成与直接合成相比具 有诸多优点，主要表现在： (1) 以模板为载体精确控制材料的尺寸和形状、结构和性质 (2) 实现材料合成与组装一体化，同时可以解决材料的分散稳定性问题 (3) 合成过程相对简单，很多方法适合批量生产 3 特殊形貌TiO 的制备方法 2 近年来为提高TiO 的光催化性能和重复利用能力，国内外研究者一直致力于特殊 2 形貌纳米TiO 的制备和性能研究。特殊形貌纳米TiO 的制备大多采用模板法，应用模板 2 2 法制备出具有特殊形貌纳米TiO 并对其光催化性能进行研究已成为现在研究的热门话 2 题。对于模板法目前的认识存在两个层次，即“狭义模板法”和“广义模板法” 。“狭义模板 法”是将具有特定空间结构和基团的物质引入到基材中，随后将模板除去来制备具有“模 [2] 板识别部位” 的基材的一种手段。对于“广义模板法” ，有文献 将其定义为：通过“模板” 与基质物种的相互作用而构筑具有“模板信息”基材的制备手段。在现代材料合成领域， 模板法以模板控制合成与组装具有特殊立体结构的功能材料是材料科学研究的一个新 的方向，因其对终端产物结构形态及总体性质的可控性而备受关注。模板法主要可分为 有机模板法和生物模板法。 3.1 有机模板法 有机模板法(organic template approach)制备得到的介孔材料以其：孔道大小均匀，有 序排列而且孔径在一定范围内连续可调，巨大的比表面积等独有的特点，以及在催化、 吸附、分离及光、电、磁等诸多领域潜在的应用价值，而迅速引起国际材料科学领域的 [3] 广大关注 ，其原理可用图1表示。 图1 有机模板法原理图 目前用于有机模板法制备TiO 介孔材料的有机物主要分为三类： 2 3.1.1表面活性剂 表面活性剂作模板是利用表面活性剂在适当的条件下自动形成超分子阵列—液晶 结构，来制备多孔材料。到目前为止,介孔材料的合成主要是以表面活性剂为模板。在合 成过程中，表面活性剂的浓度、分子大小及其形成胶束的大小都会影响材料的孔结构。 尽管以表面活性剂为模板合成介孔材料的机理观点很多，但都离不开模板分子的超分子 [4] [5] 自组装和无机物与模板剂分子之间的相互作用(静电作用 、氢键作用 等) 这两个重要 因素。Sanchez[6]等采用异丙醇钛为钛源，表面活性剂CTAB作为结构导向剂，在有水存 在的情况下合成出介孔TiO 。 2 3.1.2 嵌段共聚物 利用含有亲水基和疏水基的嵌段共聚物作模板多用于制备介孔材料。由于这种两亲 嵌段共聚物能够通过调整组成、分子质量或结构来改变性质，因而有利于控制孔的大小 和分布，而且可以提高介孔材料的水热稳定性。因此,这种方法合成的多孔材料具有孔径