摘要
建筑物的立面和建筑材料不断受到空气中的颗粒物、有机污染物以及微生物的侵袭，这些因素会导致表面逐渐变脏、外观退化以及结构性能下降，同时还会增加维护和能源消耗的成本。光催化二氧化钛（TiO2）因其在太阳光照射下能够将吸附的污染物矿物化，并能够调节表面的润湿性，因此成为赋予建筑材料自清洁功能的最受研究的材料。这篇综述系统地介绍了基于TiO2的自清洁涂层技术，重点讨论了三个相互关联的主题：表面清洁机制、性能指标以及户外耐久性。首先，我们阐述了两种自清洁机制——光催化氧化降解和光诱导超亲水性——及其与物理排斥性（超疏水/超双疏水）表面的结合方式。接着，我们回顾了主要的涂层设计策略，包括形貌工程、SiO2-TiO2复合材料、金属/非金属掺杂及异质结构的设计以实现可见光激活，以及双功能光催化-超疏水系统的开发，并探讨了这些涂层在水泥基材、天然石材、文化遗产保护以及透明玻璃/光伏表面的应用。我们还讨论了用于评估自清洁性能的定量指标（如水接触角、染料光降解率、氮氧化物（NOx）和挥发性有机化合物（VOC）的去除效率以及抗菌活性），同时指出了标准化实验室测试的局限性。最后，分析了因环境因素导致的涂层失活机制（如光催化剂流失、表面被可溶性盐污染以及有机材料的紫外线老化），并提出了提高涂层耐久性的新策略，包括使用无机粘合剂、光驱动的水化反应以及缺陷工程和异质结构化的光催化剂。综述最后总结了将这类自清洁技术从实验室成果转化为实际大尺度建筑应用的挑战所在。
