TiO2光催化剂的晶面效应研究进展

doi:10.3866/PKU.WHXB201605255

Abstract

Abstract:

The crystal facet effect of photocatalysts has aroused increasing attention owing to its importance for the synthesis of novel photocatalysts, understanding photocatalytic mechanisms, and enhancing photocatalytic efficiency. In this paper, the research approaches, recently discovered phenomena, and the application of the facet effect of TiO₂ are reviewed. The prospects and challenges of using the crystal facet effect of TiO₂ photocatalysts are discussed.

Key words: TiO₂, Crystal facet, Photocatalysis, Structure-activity relationship, Anisotropy

Yang LU. Recent Progress in Crystal Facet Effect of TiO₂ Photocatalysts[J]. Acta Phys. -Chim. Sin. 2016, 32(9), 2185-2196. doi: 10.3866/PKU.WHXB201605255

References

1	Linsebigler A. L. ; Lu G. Q. ; Yates J. T. Chem. Rev. 1995, 95, 735.
2	Gratzel M. Nature 2001, 414, 338.
3	Diebold U. Surf. Sci. Rep. 2003, 48, 53.
4	Chen X. ; Mao S. S. Chem. Rev. 2007, 107, 2891.
5	Bourikas K. ; Kordulis C. ; Lycourghiotis A. Chem. Rev. 2014, 114, 9754.
6	Ma Y. ; Wang X. L. ; Jia Y. S. ; Chen X. B. ; Han H. X. ; Li C. Chem. Rev. 2014, 114, 9987.
7	Liu G. ; Yang H. G. ; Pan J. ; Yang Y. Q. ; Lu G. Q. ; Cheng H. M. Chem. Rev. 2014, 114, 9559.
8	Vittadini A. ; Selloni A. ; Rotzinger F. P. ; Gr?zel M. Phys. Rev. Lett. 1998, 81, 2954.
9	Lazzeri M. ; Vittadini A. ; Selloni A. Phys. Rev. B 2001, 63, 155409.
10	Gong X. Q. ; Selloni A. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 19560.
11	Gong X. Q. ; Selloni A. ; Vittadini A. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 2804.
12	Kuang Q. ; Wang X. ; Jiang Z. Y. ; Xie Z. X. ; Zheng L. S. Accounts Chem. Res. 2014, 47, 308.
13	Zhou Z. Y. ; Tian N. ; Li J. T. ; Broadwell I. ; Sun S. G. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 4167.
14	Ohno T. ; Sarukawa K. ; Matsumura M. New J. Chem. 2002, 26, 1167.
15	Selloni A. Nature Mater. 2008, 7, 613.
16	Yang H. G. ; Sun C. H. ; Qiao S. Z. ; Zou J. ; Liu G. ; Smith S.C. ; Cheng H. M. ; Lu G. Q. Nature 2008, 453, 638.
17	Ong W. J. ; Tan L. L. ; Chai S. P. ; Yong S. T. ; Mohamed A. R. Nanoscale 2014, 6, 1946.
18	Ong W. J. ; Tan L. L. ; Chai S. P. ; Yong S. T. ; Mohamed A. R. ChemSusChem 2014, 7, 690.
19	Guo S. ; Wang E. Nano Today 2011, 6, 240.
20	Koper M. T. M. Nanoscale 2011, 3, 2054.
21	Wu B. ; Zheng N. Nano Today 2013, 8, 168.
22	Bredow T. ; Jug K. J. Phys. Chem. 1995, 99, 285.
23	Hengerer R. ; Kavan L. ; Krtil P. ; Gr?zel M. J. Electrochem. Soc. 2000, 147, 1467.
24	Murakami N. ; Kurihara Y. ; Tsubota T. ; Ohno T. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 3062.
25	Tachikawa T. ; Wang N. ; Yamashita S. ; Cui S. C. ; Majima T. Angew. Chem. Int. Edit. 2010, 49, 8593.
26	Ahmed A. Y. ; Kandiel T. A. ; Oekermann T. ; Bahnemann D. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 2461.
27	D'Arienzo M. ; Carbajo J. ; Bahamonde A. ; Crippa M. ; Polizzi S. ; Scotti R. ; Wahba L. ; Morazzoni F. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 17652.
28	Maitani M. M. ; Tanaka K. ; Mochizuki D. ; Wada Y. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 2655.
29	Pan J. ; Liu G. ; Lu G. M. ; Cheng H. M. Angew. Chem. Int. Edit. 2011, 50, 2133.
30	Tachikawa T. ; Yamashita S. ; Majima T. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 7197.
31	Tachikawa T. ; Majima T. Chem. Commun. 2012, 48, 3300.
32	Wu Q. ; Liu M. ; Wu Z. ; Li Y. ; Piao L. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 26800.
33	Zhao Y. B. ; Ma W. H. ; Li Y. ; Ji H.W. ; Chen C. C. ; Zhu H.Y. ; Zhao J. C. Angew. Chem. Int. Edit. 2012, 51, 3188.
34	Liu C. ; Han X. ; Xie S. ; Kuang Q. ; Wang X. ; Jin M. ; Xie Z. ; Zheng L. Chem. -Asian J. 2013, 8, 282.
35	Liu L. C. ; Gu X. R. ; Ji Z. Y. ; Zou W. X. ; Tang C. J. ; Gao F. ; Dong L. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 18578.
36	Kim C.W. ; Yeob S. J. ; Cheng H. M. ; Kang Y. S. Energy Environ. Sci. 2015, 8, 3646.
37	Li C. H. ; Li C. H. ; koenigsmann C. ; Ding W. D. ; Rudshteyn B. ; Yang K. r. ; Regan K. P. ; Konezny S. J. ; Batista V. S. ; Brudvig G.W. ; Schmuttenmaer C. A. ; Kim J. H. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 1520.
38	Wang M. J. ; Zhang F. ; Zhu X. D. ; Qi Z. M. ; Hong B. ; Ding J. J. ; Bao J. ; Sun S. ; Gao C. Langmuir 2015, 31, 1730.
39	Zhuang M. ; Zheng Y. F. ; Liu Z. J. ; Huang W. Z. ; Hu X. C. RSC Adv. 2015, 5, 13200.
40	Li C. J. ; Zhang P. ; Lv R. ; Lu J.W. ; Wang T. ; Wang S. P. ; Wang H. F. ; Gong J. L. Small 2013, 9, 3951.
41	Li R. ; Zhang F. ; Wang D. ; Yang J. ; Li M. ; Zhu J. ; Zhou X. ; Han H. ; Li C. Nature Commun. 2013, 4, 1432.
42	Li R. ; Han H. ; Zhang F. ; Wang D. ; Li C. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 1369.
43	Hardcastle T. P. ; Brydson R. M. D. ; Livi K. J. T. ; Seabourne C. R. ; Scott A. J. J. Phys.: Conf. Ser. 2012, 371, 012059.
44	Amano F. ; Yasumoto T. ; Prieto-Mahaney O. O. ; Uchida S. ; Shibayama T. ; Ohtani B. Chem. Commun. 2009, 2311
45	Bae E. ; Murakami N. ; Ohno T. J. Mol. Catal. A-Chem. 2009, 300, 72.
46	Han X. G. ; Kuang Q. ; Jin M. S. ; Xie Z. X. ; Zheng L. S. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 3152.
47	Liu M. ; Piao L. ; Zhao L. ; Ju S. ; Yan Z. ; He T. ; Zhou C. ; Wang W. Chem. Commun. 2010, 46, 1664- 6.
48	Chen J. S. ; Lou X. W. Chem. Sci. 2011, 2, 2219.
49	Sun L. ; Qin Y. ; Cao Q. ; Hu B. ; Huang Z. ; Ye L. ; Tang X. Chem. Commun. 2011, 47, 12628.
50	Han X. G. ; Wang X. ; Xie S. F. ; Kuang Q. ; Ouyang J. J. ; Xie Z. X. ; Zheng L. S. RSC Adv. 2012, 2, 3251.
51	Liu X. L. ; Zhang H. M. ; Yao X. D. ; An T. C. ; Liu P. R. ; Wang Y. ; Peng F. ; Carroll A. R. ; Zhao H. J. Nano Res. 2012, 5, 762.
52	Cheng X. L. ; Hu M. ; Huang R. ; Jiang J. S. ACS Appl. Mater. Inter. 2014, 6, 19176.
53	Shi Q. ; Li Y. ; Zhan E. ; Ta N. ; Shen W. CrystEngComm 2015, 17, 3376.
54	Yang H. G. ; Liu G. ; Qiao S. Z. ; Sun C. H. ; Jin Y. G. ; Smith S. C. ; Zou J. ; Cheng H. M. ; Lu G. Q. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 4078.
55	Liu P. R. ; Wang Y. ; Zhang H. M. ; An T. C. ; Yang H. G. ; Tang Z. Y. ; Cai W. P. ; Zhao H. J. Small 2012, 8, 3664.
56	Lee W. J. ; Sung Y. M. Cryst. Growth Des. 2012, 12, 5792.
57	Amano F. ; Prieto-Mahaney O. O. ; Terada Y. ; Yasumoto T. ; Shibayama T. ; Ohtani B. Chem. Mater. 2009, 21, 2601.
58	Jiang H. B. ; Cuan Q. A. ; Wen C. Z. ; Xing J. ; Wu D. ; Gong X. Q. ; Li C. Z. ; Yang H. G. Angew. Chem. Int. Edit. 2011, 50, 3764.
59	Liu L. ; Qian J. S. ; Li B. ; Cui Y. M. ; Zhou X. F. ; Guo X. F. ; Ding W. P. Chem. Commun. 2010, 46, 2402.
60	Wu N. ; Wang J. ; Tafen D. N. ; Wang H. ; Zheng J. G. ; Lewis J. P. ; Liu X. ; Leonard S. S. ; Manivannan A. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 6679.
61	Bian Z. F. ; Tachikawa T. ; Majima T. J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 1422.
62	Xu H. ; Reunchan P. ; Ouyang S. ; Tong H. ; Umezawa N. ; Kako T. ; Ye J. Chem. Mater. 2013, 25, 405.
63	Zhang A. Y. ; Long L. L. ; Li W.W. ; Wang W. K. ; Yu H. Q. Chem. Commun. 2013, 49, 6075.
64	Sosnowchik B. D. ; Chiamori H. C. ; Ding Y. ; Ha J. Y. ; Wang Z. L. ; Lin L. W. Nanotechnology 2010, 21, 485601.
65	Wang X. ; Li R. G. ; Xu Q. ; Han H. X. ; Li C. Acta Phys. -Chim. Sin. 2013, 29, 1566.
65	王翔; 李仁贵; 徐倩; 韩洪宪; 李灿. 物理化学学报, 2013, 29, 1566.
66	Hirakawa T. ; Nosaka Y. Langmuir 2002, 18, 3247.
67	Liu G. ; Sun C. H. ; Yang H. G. ; Smith S. C. ; Wang L. Z. ; Lu G. Q. ; Cheng H. M. Chem. Commun. 2010, 46, 755.
68	Tachikawa T. ; Majima T. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 4802.
69	Tachikawa T. ; Ohsaka T. ; Bian Z. F. ; Majima T. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 11219.
70	Jiang D. L. ; Zhao H. J. ; Zhang S. Q. ; John R. J. Catal. 2004, 223, 212.
71	Zhao H. J. ; Jiang D. L. ; Zhang S. L. ; Wen W. J. Catal. 2007, 250, 102.
72	Sun T. ; Wang Y. ; Al-Mamun M. ; Zhang H. M. ; Liu P. R. ; Zhao H. J. RSC Adv. 2015, 5, 12860.
73	Zhao H. J. ; Shen Y. M. ; Zhang S. Q. ; Zhang H. M. Langmuir 2009, 25, 11032.
74	Zhang H. M. ; Liu P. R. ; Li F. ; Liu H.W. ; Wang Y. ; Zhang S.Q. ; Guo M. X. ; Cheng H. M. ; Zhao H. J. Chem. Eur. J. 2011, 17, 5949.
75	Jiang D. L. ; Zhao H. J. ; Zhang S. Q. ; John R. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 12774.
76	Jiang D. L. ; Zhao H. J. ; Zhang S. Q. ; John R. ; Will G. D. J. Photochem. Photobiol. A 2003, 156, 201.
77	Lu Y. ; Wang G. Z. ; Zhang H. M. ; Zhang Y. X. ; Kang S. H. ; Zhao H. J. RSC Adv. 2015, 5, 55438.
78	Sun T. ; Wang Y. ; Al-Mamun M. ; Zhang H. M. ; Liu P. R. ; Zhao H. J. J. Phys. Chem. C 2015, 119, 17680.
79	Byl O. ; Yates J. T. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 22966.
80	Luttrell T. ; Halpegamage S. ; Tao J. ; Kramer A. ; Sutter E. ; Batzill M. Sci. Rep. 2014, 4, 4043.
81	Yu J. G. ; Low J. X. ; Xiao W. ; Zhou P. ; Jaroniec M. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 8839.
82	Sumita M. ; Hu C. P. ; Tateyama Y. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 18529.
83	Batzill M. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 3275.
84	Li Y. F. ; Liu Z. P. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 15743.
85	Zheng Z. ; Huang B. ; Lu J. ; Qin X. ; Zhang X. ; Dai Y. Chem. Eur. J. 2011, 17, 15032.
86	Roy N. ; Sohn Y. ; Pradhan D. ACS Nano 2013, 7, 2532.
87	Jiang J. ; Zhao K. ; Xiao X. ; Zhang L. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 4473.
88	Martin D. J. ; Umezawa N. ; Chen X. ; Ye J. ; Tang J. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 3380.
89	Jiang M.W. ; Liu W. ; Yang X. L. ; Jiang Z. ; Yao T. ; Wei S.Q. ; Peng X. G. ACS Nano 2015, 9, 10950.
90	Li P. ; Zhou Y. ; Zhao Z. Y. ; Xu Q. F. ; Wang X. Y. ; Xiao M. ; Zou Z. G. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 9547.
91	Mankin M. N. ; Day R.W. ; Gao R. X. ; No Y. S. ; Kim S. K. ; McClelland A. A. ; Bell D. C. ; Park H. G. ; Lieber C. M. Nano Lett. 2015, 15, 4776.
92	Huang X. P. ; Hou X. J. ; Song F. H. ; Zhao J. C. ; Zhang L. Z. Environ. Sci. & Technol. 2016, 50, 1964.
93	Liu L. ; Sun M. Q. ; Zhang H. J. ; Yu Q. L. ; Li M. C. ; Qi Y. ; Zhang C. D. ; Gao G. D. ; Yuan Y. J. ; Zhai H. H. ; Chen W. ; Alvarez P. J. J. Nano Lett. 2016, 16, 688.
94	Wang H. ; Lang X. F. ; Hao R. ; Guo L. ; Li J. H. ; Wang L. H. ; Han X. D. Nano Energy 2016, 19, 8.
95	Chang X. X. ; Gong J. L. Acta Phys.-Chim. Sin. 2016, 32, 2.
95	常晓侠; 巩金龙. 物理化学学报, 2016, 32, 2.
96	Li H. F. ; Yu H. T. ; Quan X. ; Chen S. ; Zhao H. M. Adv. Funct. Mater. 2015, 25, 3074.
97	Munprom R. ; Salvador P. A. ; Rohrer G. S. J. Mater. Chem. A 2015, 3, 2370.
98	Gordon T. R. ; Cargnello M. ; Paik T. ; Mangolini F. ; Weber R.T. ; Fornasiero P. ; Murray C. B. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 6751.

[1]	Chengbo Zhang, Xiaoping Tao, Wenchao Jiang, Junxue Guo, Pengfei Zhang, Can Li, Rengui Li. Microwave-Assisted Synthesis of Bismuth Chromate Crystals for Photogenerated Charge Separation [J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2024, 40(1): 2303034-.
[2]	Kezhen Lai, Fengyan Li, Ning Li, Yangqin Gao, Lei Ge. Identification of Charge Transfer Pathways in Metal-Organic Framework- Derived Ni-CNT/ZnIn₂S₄ Heterojunctions for Photocatalytic Hydrogen Evolution [J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2024, 40(1): 2304018-.
[3]	Qianwei Song, Guanchao He, Huilong Fei. Photothermal Catalytic Conversion Based on Single Atom Catalysts: Fundamentals and Applications [J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2023, 39(9): 2212038-0.
[4]	Xinhe Wu, Guoqiang Chen, Juan Wang, Jinmao Li, Guohong Wang. Review on S-Scheme Heterojunctions for Photocatalytic Hydrogen Evolution [J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2023, 39(6): 2212016-0.
[5]	Keyu Zhang, Yunfeng Li, Shidan Yuan, Luohong Zhang, Qian Wang. Review of S-Scheme Heterojunction Photocatalyst for H₂O₂ Production [J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2023, 39(6): 2212010-.
[6]	Zhongliao Wang, Jing Wang, Jinfeng Zhang, Kai Dai. Overall Utilization of Photoexcited Charges for Simultaneous Photocatalytic Redox Reactions [J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2023, 39(6): 2209037-.
[7]	Zhongqi Zan, Xibao Li, Xiaoming Gao, Juntong Huang, Yidan Luo, Lu Han. 0D/2D Carbon Nitride Quantum Dots (CNQDs)/BiOBr S-Scheme Heterojunction for Robust Photocatalytic Degradation and H₂O₂ Production [J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2023, 39(6): 2209016-.
[8]	Wenjie Zhou, Qihang Jing, Jiaxin Li, Yingzhi Chen, Guodong Hao, Lu-Ning Wang. Organic Photocatalysts for Solar Water Splitting: Molecular- and Aggregate-Level Modifications [J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2023, 39(5): 2211010-0.
[9]	Na Lu, Xuedong Jing, Yao Xu, Wei Lu, Kuichao Liu, Zhenyi Zhang. Effective Cascade Modulation of Charge-Carrier Kinetics in the Well-Designed Multi-Component Nanofiber System for Highly-Efficient Photocatalytic Hydrogen Generation [J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2023, 39(4): 2207045-0.
[10]	Yonggang Lei, Tianyu Zhao, Kim Hoong Ng, Yingzhen Zhang, Xuerui Zang, Xiao Li, Weilong Cai, Jianying Huang, Jun Hu, Yuekun Lai. Metallic Tungsten Carbide Coupled with Liquid-Phase Dye Photosensitizer for Efficient Photocatalytic Hydrogen Production [J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2023, 39(4): 2206006-0.
[11]	Erjun Lu, Junqian Tao, Can Yang, Yidong Hou, Jinshui Zhang, Xinchen Wang, Xianzhi Fu. Carbon-Encapsulated Pd/TiO₂ for Photocatalytic H₂ Evolution Integrated with Photodehydrogenative Coupling of Amines to Imines [J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2023, 39(4): 2211029-0.
[12]	Jing Kong, Jingui Zhang, Sufen Zhang, Juqun Xi, Ming Shen. Performance Improvement and Antibacterial Mechanism of BiOI/ZnO Nanocomposites as Antibacterial Agent under Visible Light [J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2023, 39(12): 2212039-.
[13]	Jintao Dong, Sainan Ji, Yi Zhang, Mengxia Ji, Bin Wang, Yingjie Li, Zhigang Chen, Jiexiang Xia, Huaming Li. Construction of Z-Scheme MnO₂/BiOBr Heterojunction for Photocatalytic Ciprofloxacin Removal and CO₂ Reduction [J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2023, 39(11): 2212011-.
[14]	Cheng Hu, Hongwei Huang. Advances in Piezoelectric Polarization Enhanced Photocatalytic Energy Conversion [J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2023, 39(11): 2212048-.
[15]	Xiaoyan Cai, Jiahao Du, Guangming Zhong, Yiming Zhang, Liang Mao, Zaizhu Lou. Constructing a CeO₂/Zn_xCd_1−xIn₂S₄ S-Scheme Hollow Heterostructure for Efficient Photocatalytic H₂ Evolution [J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2023, 39(11): 2302017-.

Recent Progress in Crystal Facet Effect of TiO₂ Photocatalysts

RichHTML

PDF

Like

Knowledge

Abstract

Cite this article

share this article

References

Related Articles 15

Metrics

Recommended 0

Recent Progress in Crystal Facet Effect of TiO2 Photocatalysts

RichHTML

PDF

Like

Knowledge

Abstract

Cite this article

share this article

References

Related Articles 15

Metrics

Recommended 0

Recent Progress in Crystal Facet Effect of TiO₂ Photocatalysts