第一作者：Wei Zhang
通訊作者：趙東元院士；李偉研究員
通訊單位：復旦大學
研究亮點：
1. 以形貌對多級孔道介孔二氧化鈦進行了分類，包括納米線、納米片、微米級別的顆粒、薄膜，納米球、核殼結構和多級結構，并介紹相應的合成方法。
2. 概述了就有多級孔道介孔二氧化鈦材料在能源和環境方面的應用，包括污染物降解，光催化合成燃料，光電催化水分解，化學合成，鋰離子電池和鈉離子電池等。
介孔二氧化鈦材料
自從1972 TiO2電極首次被發現在光催化水分解具有活性后，TiO2由于其豐度高、價格低、生物相容性好和優異的穩定性引起了人們極大的關注。到目前為止，TiO2不僅在傳統領域中（如涂料、化妝品等）發揮了極大的作用，在新興的領域如催化、能源存儲與轉化、生物醫藥和環境修復等也展現了巨大的潛力。人們已經合成了各種不同的二氧化鈦基納米材料用于不同的應用。在其中，介孔二氧化鈦材料，尤其是具有多級孔道，由于其高的比表面積，大的孔體積，可調的孔徑及形貌和納米尺度效應引起了科研工作者的關注。
到目前為止已經有很多優秀的綜述文章總結了TiO2基材料的合成、性能和應用，但是很少有文獻關注具有多級孔道的介孔TiO2的形貌多樣性和結構-性能關系。
成果簡介
鑒于此，復旦大學趙東元院士和李偉研究員團隊在National Science Review上發表了綜述文章。系統的概述了具有多級孔道的不同形貌的介孔二氧化鈦的合成和其在能源環境方面的應用。
圖1. 多級孔道的不同形貌的介孔二氧化鈦和能源環境方面的應用。
要點1：具有多級孔道介孔TiO2的合成
作者首先以形貌將具有多級孔道的介孔TiO2分為了納米線、納米片、微米級別的顆粒、薄膜，納米球、核殼結構和超結構，然后對不同形貌多級孔道的介孔TiO2的合成方法進行了詳細的介紹，重點介紹了過程和機理以及實現材料可控合成的要素。
圖2. 多級孔道的介孔二氧化鈦合成。
要點2：具有多級孔道介孔TiO2的在能源和環境方面的應用
總結了具有多級孔道的介孔TiO2在能源和環境方面的應用，包括污染物降解，光催化合成燃料，光電催化水分解，化學合成，鋰離子電池和鈉離子電池。重點關注材料在不同領域展現出的優缺點以及構效關系。并概述了在不同領域中重要的改性方法。
圖3. 多級孔道介孔TiO2的應用。
要點3. 未來的發展方向
合成方面：1）在原子和分子尺度上理解多級孔道介孔TiO2的形成過程，為精準合成打下基礎。2）進一步發展簡便和可靠的合成方法實現多級孔道介孔TiO2的快速合成。3)合成機油更復雜介觀結構和形貌的多級孔道介孔TiO2。4）實現不同晶相多級孔道介孔TiO2的合成。
應用方面：1）建立可靠的構效關系。2）光催化領域進一步提高太陽光的利用效率。3）電池領域平衡多孔結構和體積能量密度之間的關系。4）基于特殊的多孔結構，發展新的電池體系。5）催化領域，發展具有可控酸類型、酸密度和高比表面積的多級孔道介孔TiO2。
小結
作者系統總結了多級孔道介孔TiO2的合成及其在能源催化領域應用的最新進展，并對本領域下一步的發展方向進行了展望。
參考文獻
Wei Zhang et al. RecentAdvances in Synthesis of Hierarchically Mesoporous TiO2 Materialsfor Energy and Environmental Applications. National Science Review, 2020,nwaa021.
DOI: 10.1093/nsr/nwaa021
https://doi.org/10.1093/nsr/nwaa021
作者簡介
趙東元教授，復旦大學教授，中科院院士，第三世界科學院院士。主要從事沸石分子篩、納米介孔材料合成等方向的研究工作。在國際重要刊物上發表SCI論文650余篇，中國發明專利39項，授權32項，論文被引用近11萬次（hindex = 159），被ISI Web of Science列為近十年100名引用率最高的化學家之一（排名65），被湯森路透社列為全球2011-2019化學、材料兩個領域高被引科學家；也被列為最具國際影響力的中國科學家。2004年獲國家自然科學二等獎，2008年獲發展中國家科學院科學獎TWAS化學獎，2016年獲世界科學院科學獎TWAS-Lenovo科學獎。2000年入選教育部長江“特聘教授”，2007年被增選為中科院院士，2010年被增選為第三世界科學院（TWAS）院士。
李偉教授復旦大學化學系青年研究員。主要從事功能介孔材料的定向合成、結構調控以及應用等方面的研究工作。發展了聚合物單膠束基元定向組裝合成功能介孔材料新方法，探索了介孔孔道限域效應在催化、能源領域的應用。共在SCI收錄期刊上發表相關研究論文120篇，其中第一作者或通訊作者論文53篇，論文總他引12000余次，H因子46，21篇論文入選ESI高被引論文。2017年獲教育部自然科學獎一等獎（第三完成人），2016年至2018年期間，獲得上海市東方學者和上海市千人等榮譽，2019年入選科睿唯安（Clarivate Analytics）“高被引科學家”。
