综述：前沿表征技术为TiO₂及其光催化提供全新视角

光催化技术作为一种新型的污染处理技术能有效地破坏许多结构稳定的污染物, 具有降解效率高和降解彻底等优点。在不同的光催化材料中，TiO₂由于其具有良好的化学稳定性、热稳定性以及高效、无毒、成本低等优点，得到了广泛的研究。研究表明，TiO₂的形貌和结构对其光催化性能具有重要影响，因此如何对TiO₂的晶体结构和电子结构进行准确表征成为一个极其重要的研究领域。

近年来，武汉大学物理科学与技术学院潘春旭教授课题组在国家重大科学研究计划“973”项目的资助下，在TiO₂光催化材料的表征方面做出了多项创新性成果。近日，潘教授课题组联合Monash大学张豫鹏博士以及湘潭大学祁祥博士对TiO₂及其光催化过程的前沿表征技术进行了系统综述，相关成果发表在美国化学会旗下《ACS Appl. Mater.Interfaces》（2017,DOI: 10.1021/acsami.7b00496）上。

本综述从空间尺度和时间尺度出发，分别介绍了各种前沿技术对TiO₂的晶体结构、电子结构、光催化过程的表征。例如，X射线衍射(XRD)已经成为研究TiO₂晶体相和光催化能力之间关系的一个基本工具。高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)和扫描隧道显微镜(STM)提供了微结构对TiO₂光催化性能的影响，以及TiO₂表面反应位点的分布，还能跟踪和实时监测表面化学反应。分析光谱技术，如拉曼光谱、傅立叶变换红外光谱（FTIR）和光致发光谱（PL）能间接监测光催化反应过程，帮助阐明光催化机理。此外，利用时间分辨PL、正电子湮没寿命谱(PALS)、双光子光发射谱(2PPE)和瞬态吸收光谱(TAS)等方法，能对TiO₂光催化反应中电子-空穴的扩散/转移进行了定量研究。

这些前沿的表征技术对TiO₂光催化过程和机理进行了全面的研究，为TiO₂的结构性能、光物质相互作用和光催化污染物的相互作用提供了详细的实验依据。作者认为，这一综述可以为TiO₂光催化的基础研究提供一个全新的视角，并能激发新的光催化剂的发展，使其具有更好的性能。

文章链接：PresentPerspectives of Advanced Characterization Techniques in TiO2‑Based Photocatalysts

图1 前沿表征技术对TiO₂光催化过程和机理进行表征

图2 TiO₂的晶体结构与电子结构