文 献 综 述

1. 研究背景

近年来，改善催化剂的形貌及性能的研究越来越引起研究者的关注，其中关于三维有序大孔(3DOM)结构材料的制备及性能的研究成为了热点。迄今为止，已经报道的3DOM 材料主要有无机氧化物、金属、合金、硅酸盐、硫族化合物、陶瓷材料、有机聚合物等。

三维有序大孔材料的研究相比与微孔与介孔材料较晚，直到上个世纪90年代，三维有序大孔材料被研究者们成功的合成出来，才拉开了三维有序大孔材料研究的序幕。由于三维有序大孔材料的孔径一般都在50 nm以上(最大达到几微米)，这就使得三维有序大孔材料相对于分子筛及介孔材料在大分子的催化、过滤、分离有着其独特的优势，同时大分子也可以轻易地进入三维有序大孔材料的空腔使得催化效率得以提高。以上的优点及制备工艺的成熟使得三维有序大孔材料的研究进入了快速发展阶段。

三维有序大孔材料孔径均一，孔道排列整齐有序，大孔之间由小窗口联通构成内部交联的空间网络构型。三维有序大孔材料孔壁是由纳米粒子组成，具有比表面积大、孔隙率高等特点，而且其孔结构的排列周期性强、孔尺寸连续可调，属于反蛋白石结构^[1]。此外三维有序大孔材料因为其自身空间点阵结构使其具有光子带隙的特点，当控制三维有序大孔材料的孔径与可见光的波长相当时即可从宏观上观察到明显的彩光现象，这一特点也就使得三维有序大孔材料是完全带隙光子结构的理想材料。

由于3DOM材料在催化、吸附、气体传感和超级电容电极等领域的巨大潜力^[2-4]吸引了大量的研究人员致力于3DOM材料的研究。3DOM 材料具有独特的3DOM结构，可以提供多孔网络之间的互连，增加了反应物分子的扩散速率。3DOM材料作为光子晶体的一种，由于结构诱导的慢光子效应，对光的吸收能力加强，因此光反应效率得到提高^[5-7]。

TiO₂是一种常见的宽带隙半导体材料，可以应用于染料敏化电池和有机污染物的光降解等领域^[8-9]。然而，阻碍TiO₂广泛使用的主要障碍是其较大的禁带宽度(3.2 eV)限制了其只能被太阳辐射中的紫外线激发。因为紫外光仅占输入太阳能的4%，因此，拓宽TiO₂的吸收光谱是非常重要的研究方向。与传统的TiO₂纳米颗粒相比，3DOM TiO₂催化剂不仅具有更好的传质性能，而且具有更高的光吸收效率，导致更高的光催化活性^[10]。

2. 3DOM TiO₂的制备方法

常用的制备3DOM TiO₂的方法有溶胶-凝胶法、垂直沉积法和胶体晶体模板法等。

2.1溶胶-凝胶法

溶胶-凝胶法是通过水解反应生成活性单体后形成溶胶，然后更进一步生成凝胶，再经过干燥和热处理后，获得纳米粒子和所需要的材料的方法。