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为解决 TiO2纳米颗粒固定及提高其催化性能的问题，研究人员开展了 TiO2/2D 丝光沸石纳米复合材料的研究。结果表明水解条件影响复合材料多种特性，该研究为新型催化剂开发提供了方向。
在材料科学的广阔领域中，纳米复合材料的研究一直备受关注。沸石作为重要的多相催化剂，在各类工业进程中发挥着关键作用。越来越多基于沸石的功能材料被探索开发，其中具有分级微孔和介孔结构的沸石备受瞩目。二氧化钛（TiO
2）作为知名的光催化剂，其催化效率受晶相、粒径和结晶度等多种因素影响。然而，TiO
2纳米颗粒在实际应用中存在固液相传质受限的问题，因此将其固定在合适的载体上成为研究的重点方向。众多材料被考虑作为 TiO
2的载体，沸石便是其中之一。此前研究虽有涉及 TiO
2/ 沸石复合材料，但对于水解条件如何影响这类复合材料的特性，仍缺乏深入了解。在此背景下，为了更深入探究水解条件对 TiO
2/2D 丝光沸石纳米复合材料的影响，研究人员开展了相关研究。该研究成果发表在《Beilstein Journal of Nanotechnology》上，为新型材料的开发和应用提供了重要依据。
研究人员采用了一系列关键技术方法。通过粉末 X 射线衍射（XRD）分析材料的晶体结构；利用扫描电子显微镜 - 能量色散 X 射线光谱（SEM - EDX）对材料进行元素分析和形貌探测；借助 N2吸附等温线测定材料的织构特性；运用 X 射线光电子能谱（XPS）研究材料表面元素化学状态；采用 UV - vis 光谱确定材料的带隙能量。
XRD、27Al NMR 和 SEM - EDX 研究
研究人员对含有水解 Ti 的样品进行 XRD 分析。结果显示，引入钛酸四乙酯（TEOT）并水解后，丝光沸石的峰未发生显著变化，但层状结构的小角反射峰消失。这是因为 TEOT 水解速率比正硅酸乙酯（TEOS）快，导致层间低聚物快速且不均匀生长，破坏了层状结构的长程有序性。经煅烧后，所有样品均出现可归因于锐钛矿 TiO2纳米颗粒的大峰，水解时间和介质影响 TiO2纳米颗粒的尺寸。通过 SEM - EDX 进行元素分析发现，形成 TiO2纳米颗粒时丝光沸石发生部分脱铝，Al 在样品表面积累，且水解时间大于 6h 会导致表面铝浓度升高。27Al MAS NMR 光谱表明，样品的沸石骨架具有规律性，煅烧去除 CTAB 会使部分 Al 从沸石骨架中脱离，产生额外的六配位 Al 物种。SEM 图像显示，初始丝光沸石呈细长板状，复合后样品形态相似，但在 70% 乙醇溶液中水解的样品呈泡沫状，水解 24h 还会形成丝状的 3D 丝光沸石。
Al 2p、Ti 2p 和 O 1s XPS 研究
XPS 光谱分析显示，Ti 负载的复合材料中 Al 2p 峰与初始 MOR - L 化合物相比发生位移，出现肩峰，且水解时间和介质对其有不同影响。Ti 2p XPS 光谱表明 Ti 处于 Ti (IV) 状态。O 1s XPS 光谱显示，引入 TiO2后 Si - O 峰位移，出现 Ti - O 键特征峰，还发现了 Si - O - Ti 键的形成，且水解时间最短时 TiO2纳米颗粒在沸石片上的固定效率最高。
氮吸附和热重研究
N2吸附 / 脱附等温线显示，纳米复合材料具有分级多孔结构，兼具微孔和介孔特征。在纯水中水解的样品介孔尺寸约为 3.8nm，70% 乙醇溶液中水解的样品介孔尺寸分布更宽。热重分析（TG）和导数热重分析（DTG）曲线表明，样品质量损失主要分两步，且水含量与羟基数量相关，70% 乙醇溶液中水解的样品与纯水中水解的样品水含量相近，但可能具有不同的亲水 / 疏水性质。
UV - vis 光谱研究
通过 Tauc 方法和 Kubelka - Munk 方法对漫反射光谱进行分析，以确定带隙能量（Eg）。结果发现，水解介质对 TiO2/2D 丝光沸石纳米复合材料的 Eg值有显著影响。在水中水解的样品 Eg值约为 3.22eV，接近块状锐钛矿的值；在 70% 乙醇溶液中水解的样品 Eg值约为 3.27eV，为锐钛矿纳米颗粒的典型值 。
研究人员成功合成了一系列 TiO2/2D 丝光沸石纳米复合材料，并详细研究了水解条件对其结构、织构和光学特性的影响。研究结果表明，水解介质和时间显著影响样品特性，乙醇可减缓 TEOT 水解过程，有利于保持样品的部分结构有序性和更好的织构特征。锐钛矿纳米颗粒形成的支柱为材料创造了介孔结构，不同水解条件下材料的孔结构和带隙能量不同。这些发现为开发新型高效催化剂提供了理论基础，尽管材料的带隙仍较大，但 TiO2固定在沸石基质上并结合介孔结构，使其在流动条件下具有潜在的催化应用前景。未来还需进一步探索调控纳米颗粒生长和形态的参数，以及研究合成条件对目标性能的影响，这将为新材料的设计和开发开辟更广阔的空间。
