Sinds de eerste ontdekking van fotokatalytische watersplitsing op een TiO ₂ elektrode onder ultraviolet (UV) licht, TiO ₂ materialen zijn de afgelopen decennia uitgebreid onderzocht vanwege hun unieke eigenschappen zoals niet-toxiciteit, overvloed, gemakkelijke beschikbaarheid, en stabiliteit. Op dit moment, TiO ₂ materialen bieden grote mogelijkheden in de toepassingen uit de conventionele gebieden (bijv. pigment, kunstmatig, en tandpasta) tot de nieuwste ontwikkelde gebieden, waaronder katalyse, energieopslag en -conversie, biologie, milieusanering enzovoort. Buiten alle vragen, TiO ₂ materialen maken nieuwe kandidaten om de energie te overwinnen, omgeving, en gezondheidsuitdagingen waarmee de mensheid vandaag wordt geconfronteerd.

Onlangs, verschillende TiO ₂ nanomaterialen met verschillende structuren zijn gefabriceerd en toegepast in verschillende gebieden en onthullen uitstekende prestaties. Onder hen, mesoporeuze TiO ₂ materialen, vooral met hiërarchisch mesoporeuze structuren, hebben steeds meer belangstelling gekregen vanwege hun aantrekkelijke eigenschappen, zoals grote oppervlakten, grote poriënvolumes, afstembare poriestructuren, en nano-beperkte effecten. Deze functies maken de hoge prestaties van hiërarchisch mesoporeuze TiO . mogelijk ₂ materialen op vele gebieden. Het grote oppervlak kan overvloedige actieve plaatsen bieden voor oppervlakte- of interface-gerelateerde processen zoals adsorptie en katalyse. Het grote poriënvolume heeft een groot potentieel getoond bij het laden van gastsoorten en het accommoderen van structurele verandering. En de poreuze structuur kan de diffusie van reactanten en producten vergemakkelijken, wat een voordeel is voor de reactiekinetiek.

In een nieuwe recensie gepubliceerd in Nationale wetenschappelijke recensie , wetenschappers van de afdeling Scheikunde aan de Fudan University, China, presenteren de nieuwste ontwikkelingen in de synthese van hiërarchisch mesoporeuze TiO ₂ materialen voor energie- en milieutoepassingen. Co-auteurs Wei Zhang, Yong Tian, Hallo hij, Li Xu, Wei Li, en Dongyuan Zhao vatten de algemene synthetische strategieën samen (sjabloonvrij, soft-sjabloon, en routes met harde sjablonen en meerdere sjablonen) voor hiërarchisch mesoporeuze TiO ₂ materialen eerst.

Vervolgens, ze beoordelen de representatieve morfologieën van hiërarchisch mesoporeuze TiO ₂ materialen (nanovezels, nanobladen, microdeeltjes, films, bollen, kern-schaal structuren, en multi-level architecturen), In de tussentijd, de bijbehorende synthesemechanismen en de sleutelfactoren voor de beheersbare synthese van hiërarchisch mesoporeuze TiO ₂ materialen met verschillende architecturen worden benadrukt. Bovendien, ze bespreken de toepassingen van hiërarchisch mesoporeuze TiO ₂ materialen op het gebied van energieopslag en milieubescherming, inclusief fotokatalytische afbraak van verontreinigende stoffen, fotokatalytische brandstofopwekking, foto-elektrochemische watersplitsing, chemische katalyse, lithium-ionbatterijen en natriumionbatterijen. Eindelijk, de auteurs schetsen de uitdagingen en toekomstige richtingen van onderzoek en ontwikkeling op dit gebied.