“二氧化钛/石墨相氮化碳复合光催化剂”（TiO₂/g-C₃N₄ composite photocatalyst）是一种高效异质结光催化材料，因其优良的光响应性能与高稳定性，在光催化产氢、有机污染物降解、CO₂还原等领域备受关注。以下是其详尽介绍：

一、基本定义

TiO₂/g-C₃N₄复合光催化剂是将**二氧化钛（TiO₂）与石墨相氮化碳（g-C₃N₄）**通过物理或化学方法复合，构建出异质结结构，从而增强光生电子-空穴对的分离效率，提高光催化性能的一种材料。

二、组分特点

三、复合策略与结构类型

1. 异质结构建方式

• 原位热解法：以尿素、三聚氰胺为前驱体与TiO₂共同热解，形成致密界面。

• 机械混合法：简单混合研磨，适合快速制备。

• 溶胶-凝胶法：使TiO₂在g-C₃N₄基底上原位生长，形成良好接触界面。

• 水热/溶热法：调控结晶度与形貌，提高比表面积和界面结合。

2. 异质结类型

• Type II异质结：促进光生电子和空穴空间分离。

• Z型异质结：保持强氧化还原能力，适合产氢和污染物分解。

• S型异质结：近年研究热点，增强双向传输与选择性。

四、性能优势

五、应用方向

1. 光催化产氢（Photocatalytic H₂ evolution）

• 在可见光下分解水制氢，常与Pt、Ni等助催化剂联用。

2. 有机污染物降解（如罗丹明B、苯酚、抗生素）

• 环境净化应用中表现出优良的降解速率和矿化率。

3. CO₂光还原

• 转化为CH₄、CO、甲醇等小分子燃料，助力碳中和。

4. 抗菌、杀菌光催化材料

• 利用活性氧物种杀灭细菌和病毒，适用于空气净化、水处理。

六、代表性文献与研究成果

1. Wang et al., Appl. Catal. B: Environ., 2015, 174–175, 445–454.

• 构建TiO₂/g-C₃N₄异质结提高可见光降解性能。

2. Zhang et al., Chem. Eng. J., 2020, 382, 122842.

• 引入Z型界面设计用于高效产氢。

3. Jiang et al., ACS Appl. Mater. Interfaces, 2021, 13, 31468–31479.

• 探讨g-C₃N₄片层与TiO₂纳米棒构建一维/二维复合结构。

七、商品化与实验建议

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