Rappresentazione schematica del processo di formazione di microsfere di TiO2 gerarchicamente mesoporose con parete porosa simile a un cristallo attraverso un assemblaggio orientato guidato dall'evaporazione (a). Immagine SEM di un singolo ultramicrotomo, microsfere di TiO2 mesoporose gerarchicamente orientate radialmente (b). Riquadro:modelli di struttura per i canali orientati radialmente con pori intercanali. Immagine TEM di un singolo ultramicrotomo, microsfere di TiO2 gerarchicamente mesoporose (c). Riquadro:il modello SAED preso dalla regione dei fasci di pori cilindrici con incidenza [010]. Credito:Science China Press
Dalla prima scoperta della scissione fotocatalitica dell'acqua su un TiO 2 elettrodo sotto la luce ultravioletta (UV), TiO 2 i materiali sono stati ampiamente studiati negli ultimi decenni a causa delle loro proprietà uniche come l'atossicità, abbondanza, facile reperibilità, e stabilità. Per il momento, TiO 2 materiali presentano grandi potenzialità nelle applicazioni dei settori convenzionali (es. pigmento, cosmetico, e dentifricio) alle ultime aree sviluppate tra cui catalisi, stoccaggio e conversione dell'energia, biomedicina, bonifiche ambientali e così via. Al di là di ogni domanda, TiO 2 materiali rendono nuovi candidati per superare l'energia, ambiente, e le sfide sanitarie che l'umanità deve affrontare oggi.
Recentemente, vari TiO 2 nanomateriali con diverse strutture sono stati fabbricati e applicati in diverse aree e rivelano prestazioni eccellenti. Tra loro, mesoporoso TiO 2 materiali, soprattutto con strutture gerarchicamente mesoporose, hanno riscosso un crescente interesse per le loro caratteristiche attraenti, come superfici elevate, grandi volumi dei pori, strutture sintonizzabili dei pori, ed effetti nano-confinati. Queste caratteristiche consentono le alte prestazioni di TiO . gerarchicamente mesoporoso 2 materiali in molti settori. L'elevata area superficiale può fornire abbondanti siti attivi per processi relativi alla superficie o all'interfaccia come l'adsorbimento e la catalisi. Il grande volume dei pori ha mostrato un grande potenziale nel caricamento delle specie ospiti e nell'accomodamento del cambiamento strutturale. E la struttura porosa può facilitare la diffusione di reagenti e prodotti, che è vantaggioso per la cinetica di reazione.
In una nuova recensione pubblicata su Rassegna scientifica nazionale , scienziati del Dipartimento di Chimica dell'Università di Fudan, Cina, presentare gli ultimi progressi nella sintesi di TiO . gerarchicamente mesoporoso 2 materiali per applicazioni energetiche e ambientali. Co-autori Wei Zhang, Yong Tian, Haili He, Li Xu, Wei Li, e Dongyuan Zhao riassumono le strategie sintetiche generali (template-free, modello morbido, e percorsi hard-template e multiple-template) per TiO . gerarchicamente mesoporoso 2 materiali in primis.
Successivamente, riesaminano le morfologie rappresentative del TiO . gerarchicamente mesoporoso 2 materiali (nanofibre, nanofogli, microparticelle, film, sfere, strutture core-shell, e architetture multilivello), nel frattempo, i corrispondenti meccanismi sintetici e i fattori chiave per la sintesi controllabile di TiO . gerarchicamente mesoporoso 2 si evidenziano materiali con architetture diverse. Inoltre, discutono le applicazioni del TiO . gerarchicamente mesoporoso 2 materiali in termini di accumulo di energia e protezione ambientale, compresa la degradazione fotocatalitica degli inquinanti, generazione di combustibile fotocatalitico, scissione fotoelettrochimica dell'acqua, catalisi chimica, batterie agli ioni di litio e batterie agli ioni di sodio. Finalmente, gli autori delineano le sfide e le direzioni future della ricerca e dello sviluppo in questo settore.
