中空介孔二氧化鈦納米顆粒是一種具有特殊結構和優異性能的納米材料，以下是對其的詳細介紹：

一、結構特點

1. 中空結構：顆粒內部具有空心部分，這種結構可增加材料的比表面積和光吸收能力，同時也為物質的儲存和傳輸提供了空間。

2. 介孔特性：具有介孔尺寸的孔隙，孔徑通常在2-50納米之間。介孔結構有利于物質的吸附和擴散，可提高材料的催化活性和負載能力。

3. 高比表面積：由于其特殊的中空和介孔結構，中空介孔二氧化鈦納米顆粒具有較高的比表面積，能夠提供更多的活性位點，增強與反應物的接觸和反應效率。

二、制備方法

1. 模板法：

• 硬模板法：利用聚苯乙烯（PS）乳液等硬模板，首先合成PS/TiO?復合微球，再通過溶解出PS模板的方法制備納米級TiO?中空球。例如，在80℃下，單體濃度占總質量的20%、引發劑和乳化劑分別為單體質量的0.3%和3%、回流時間為12小時的條件下，可以得到外徑為180納米、比表面積為283.4平方米/克的TiO?中空球。

• 軟模板法：以表面活性劑（如吐溫80、十二烷基苯磺酸鈉）為軟模板，通過控制模板形狀和尺寸調控產物結構。

2. 水熱法：在高溫高壓的水溶液中進行反應，通過控制反應條件來合成具有特定結構和性能的納米顆粒。例如，鈦醇鹽在酸性乙醇-水溶液中水熱反應可制備二氧化鈦納米顆粒。

3. 溶膠-凝膠法：通過水解和縮聚反應形成凝膠，再經過干燥和熱處理得到納米顆粒。這種方法制備均勻性好、純度高，是制備介孔TiO?的常用方法。

4. 自組裝法：通過控制前驅體的水解和縮合反應，使二氧化鈦納米顆粒自組裝形成介孔結構。

三、性能與應用

1. 光催化性能：在紫外光或可見光照射下，中空介孔二氧化鈦納米顆粒能夠產生電子-空穴對，具有良好的光催化活性。可用于光催化降解有機污染物、光解水制氫等領域，在環境保護和新能源領域具有重要應用。

2. 催化與吸附：介孔結構有利于物質的吸附和擴散，可提高材料的催化活性和負載能力。在催化、吸附、分離等領域有潛在的應用前景。

3. 生物相容性：在生物醫藥領域，中空介孔二氧化鈦納米顆粒表現出良好的生物相容性，可用于藥物輸送和生物成像。

4. 易于功能化：表面帶有羥基等官能團，易于進行表面修飾和功能化。可通過引入特定的官能團來實現對材料性能的調控。

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