Page 70 - 《精细化工》2021年第11期

·2216· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

的改性剂潜力 [51] ，不仅能促进 Ln(ndc)/TiO 2 光吸收 4 结束语与展望
红移并提高吸附能力，而且能将低能光子转化为高
TiO 2 因分散性差、量子利用率低、比表面积小、
能光子，具有出色的能量转移能力。Nd(ndc)/TiO 2
经 5 次循环使用后，因 MOFs 结构的部分转变使降 难回收等问题难以工业化应用。MOFs 的骨架可以
解率下降 8%。 提供有限的空间来防止 TiO 2 纳米颗粒的生长和团
对上述非异质结 TiO 2/MOFs 的研究，LIU 等 [47] 聚，提高其分散性；同时部分 MOFs 的带隙位置与
与 HE 等 [48] 的相同点在于对污染物降解时，将 TiO 2 匹配可形成异质结结构，且透光性好甚至还会
自行发光，这极大提高了复合材料的量子利用率与
HKUST-1 作为吸附剂、TiO 2 作为活性剂，这样仅增
电荷迁移率，可在医疗废水处理、药物运输、气体
加污染物与活性中心的接触面积，为进一步提高材
储存与分离等领域得以应用。但 TiO 2 /MOFs 材料的
料光催化活性，可从 TiO 2 与 MOFs 改性的角度出发，
借鉴 TANG 等 [36] 通过特殊处理来增加 TiO 2 表面缺 制备与应用仍有一些不足，以致难以工业化。
陷或 LI 等 [41] 延长材料共轭连接物长度来提高载流 （1）材料制备：材料制备很大程度上影响材料
子的迁移率。PATRYCJA 等 [50] 的 Ln(ndc)/TiO 2 新颖 的光催化活性。TiO 2 作为催化剂主体，其形貌、晶
型对活性影响较大。根据复合材料在制备方面存在
在于利用镧系元素自身可发光的特点来提高 TiO 2 对
的不足，建议如下：在制备复合材料时，研究人员
太阳光的利用率，这一点后续研究者可以借鉴。QIN 可先对 MOFs 材料作热重分析，确定 MOFs 材料的
等 [49] 所制备的 GC-N-TiO 2 在经过 20 次循环使用后
临界值，以保证结构的完整性，若临界温度过低则
仍表现出较为优异的光催化活性，并且在对甲苯的
不推荐使用 Ship-in-a-bottle 法，之后考虑 TiO 2 前驱
降解中表现出与主流 Pt/TiO 2 相近的催化性能，但在
体与 MOFs 的兼容性，了解 TiO 2 与 MOFs 的成核速
对 CO 2 选择上 GC-N-TiO 2 更胜一筹，有望成为贵金
度是否相近。
属改性 TiO 2 的替代品。
（2）稳定性、回收率提升：良好的稳定性需要
经过对异质结 TiO 2 /MOFs 与非异质结 TiO 2 /MOFs
较强的配位键（热力学稳定性）或空间位阻（动力
的对比可看出，在催化效果方面，异质结 TiO 2 /MOFs
学稳定性）。MOFs 化学稳定性可以用 Pearson 的硬/
较为优异，主要原因是异质结的形成加速了电荷分
软酸/碱原理来解释，即硬酸硬碱主要以静电力结
离 ，但在 吸附 与稳定 性方 面却不 如非 异质 结
合，含离子键或强极性键；软酸软碱主要以共价键
TiO 2 /MOFs。今后研究人员是否可以将二者融合贯
结合，稳定性好；软酸与硬碱或硬酸与软碱匹配性
通，在保证有较高光催化活性的基础上，提高材
差，稳定性不好。若不按软软或硬硬组合，那么在
料的回收利用率。几种 TiO 2 /MOFs 光催化剂制备
酸性或碱性条件下材料就易坍塌，此理论也可用于
方法及实验光源见表 1。 MOFs 与 TiO 2 的连接上。异质结 TiO 2 /MOFs 材料稳
定性普遍较差，主要原因是目前对 TiO 2 与 MOFs 材
表 1 不同 TiO 2 /MOFs 对污染物的降解
Table 1 Degradation of pollutants by different TiO 2 /MOFs 料之间的连接方式不明确，后续研究人员可从连接
4+
方式入手，尝试将 Ti 与羧酸盐配位体连接，即形
催化剂 制备 参考
催化剂 实验光源 成硬碱硬酸搭配。GC-N-TiO 2 具有良好的稳定性，
类型 方法 文献
异质结 B-TiO 2–x@ZIF-67 Ⅱ 可见光 [36] 后续研究人员可以对材料连接方式进行研究，来探
TiO 2/MOFs 究稳定性增强的原因；当材料具有良好稳定性后，
ZIF-8/NF-TiO 2 Ⅱ 300 W 氙灯 [37]
TiO 2@NH 2-MIL-88B(Fe) Ⅲ 300 W 氙灯 [40] 可将材料制备成磁性，或用玻璃板作载体来缩短回
TiO 2@水杨醛-NH 2-MIL- Ⅰ 500 W 氙灯 [41] 收时间。
101(Cr)
（3）性能提升：复合材料性能提升大致可分 3
磁性 MIL-101(Fe)/TiO 2 Ⅱ 300 W 氙灯 [42]
个方向：一是对 TiO 2 进行处理，可对 TiO 2 进行表面
Ⅱ 450 W 氙灯 [43]
(1D)MIL-100(Fe)/TiO 2
处理，增加氧空位，或将不同晶型的 TiO 2 组合使用，
TiO 2/ZrO 2 Ⅰ 100 W LED [44]
协同降解有机物，在对 TiO 2 /MOFs 材料的研究中，
TiO 2@UiO-66-NH 2 Ⅱ 350 W 氙灯 [45]
研究人员大多是将 MOFs 与锐钛矿 TiO 2 的高稳性低
非异质结 Cu 3(BTC) 2@TiO 2 Ⅰ 300 W 汞灯 [47]
TiO 2/MOFs 能（101）界面结合，在后续的研究中可试着与 TiO 2
HKUST-1/TiO 2 Ⅱ 450 W 氙灯 [48]
高能的（001）界面结合；二是对 MOFs 的处理，可
GC-N-TiO 2 Ⅰ 300 W 氙灯 [49]
Nd(ndc)/TiO 2 Ⅱ 1000 W 氙灯 [50] 选择小尺寸、良好的导电性和合适带隙的 MOFs 和
TiO 2 之间形成高效的异质结结构，如 Z 型异质结，
注：Ⅰ表示 Ship-in-a-bottle 法；Ⅱ表示 Bottle-around-ship 法；
Ⅲ表示 One-pot 法。 较小的尺寸可以增加催化剂的分散度和催化剂与反