Jüngste Fortschritte in der TiO2-basierten Photokatalyse

Die Photokatalyse mit Halbleitern ist ein vielversprechender Ansatz zur Bekämpfung sowohl der Umweltverschmutzung als auch des globalen Energiemangels. Fortschrittliche TiO2-basierte Photokatalysatoren mit neuartigen photoelektronischen Eigenschaften sind Referenzmaterialien, die aufgrund ihrer hohen Effizienz bei der Solarenergieumwandlung verfolgt werden. Im Allgemeinen wird die photokatalytische Effizienz durch den Grad der Lichtabsorption, die Trennung von Ladung und die Reaktivität der Oberfläche beeinflusst. Folglich diskutieren wir in dieser Rezension zunächst eine Reihe von interessanten Studien, die darauf abzielen, die Lichtabsorption von TiO2 von UV-Wellenlängen in den sichtbaren oder sogar den nahen Infrarotbereich zu erweitern. Anschließend konzentrieren wir uns auf Versuche, den Nachteil zu überwinden, dass Dotierstoffe normalerweise als Ladungsrekombinationszentren wirken. Wir erörtern die Verwendung von entweder selektiver lokaler Dotierung oder die Einführung von Unordnung zusammen mit der Dotierung, die darauf abzielt, die Ladungstrennung zu erleichtern und gleichzeitig die Reaktion auf Licht im sichtbaren Bereich zu erhalten. Wir zeigen auch, dass die Gestaltung der Kristallflächen TiO2 mit überlegenen physikochemischen Eigenschaften ausstatten kann, wodurch eine hohe Oberflächenreaktivität in photokatalytischen Reaktionen erzielt wird. Schließlich untersuchen wir die jüngsten theoretischen Fortschritte der TiO2-basierten Photokatalyse.