近红外光下Co1Mn1Ox/MXene纳米复合材料通过高效光热转换实现自供电低温热催化灭菌

本文推荐一种创新性三模态多孔TiO2反蛋白石结构膜（tp-TiO2），通过聚苯乙烯（PS）模板、P123表面活性剂和NH2-MIL-125(Ti)金属有机框架（MOF）构建宏-介-微三级孔道，显著提升光催化水处理效率。该结构兼具质量传递优势（大孔）与高比表面积（介/微孔），协同Ti–O–H活性位点实现污染物高效降解，为可持续水处理提供新策略。

　　

Highlight

本研究亮点在于开发了一种具有反蛋白石结构的三模态多孔TiO₂膜（trimodal porous TiO₂），通过聚苯乙烯（PS）蛋白石模板、P123两亲性嵌段共聚物和NH₂-MIL-125(Ti)金属有机框架（MOF）的协同作用，实现了宏孔（>50 nm）、介孔（2-50 nm）和微孔（<2 nm）的精准调控。这种分级孔道结构不仅解决了传统TiO₂膜传质阻力大、活性位点利用率低的问题，还通过Ti–O–H表面活性位点显著提升了有机污染物的光催化降解效率。

Materials

实验材料包括：苯乙烯（≥99%）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP，M_w = 55,000 g mol^?1）、钛酸四异丙酯（TTIP，97%）、P123模板剂（M_n = 5,800 g mol^?1）等。其中，NH₂-MIL-125(Ti)作为微孔来源，其氨基修饰的钛簇结构增强了光生电荷分离效率。

Synthesis of the bp-TiO₂ nanostructure

如图2a所示，P123软模板法通过亲水性聚乙二醇（PEG）域选择性结合TTIP前驱体，煅烧后形成蠕虫状介孔网络。而PS硬模板则通过自组装形成有序大孔骨架，最终通过MOF热解在TiO₂基质中嵌入微孔，形成“孔中孔”的独特结构。

Conclusion

该三模态多孔TiO₂膜通过分级孔道协同效应和反蛋白石光子效应，实现了污染物降解效率的突破性提升，为工业废水处理提供了可规模化应用的解决方案。未来研究将聚焦于长期运行稳定性及实际水体复杂成分的适应性优化。