【原创【�/font>黑色二氧化钛，可能是更强的“形钛”！

中国粉体网讯黑色二氧化钛(Black Titanium Dioxide,简称Black TiO2）是传统白色二氧化钛的一种改性产物，其价值主要源于独特的晶体结构、光学特性和化学性能，突破了白色二氧化钛在部分领域的应用局限、�/p>

1、黑色二氧化钚�/strong>

在TiO2的表层引入了氧空位（VO）、Ti3+、Ti—H、Ti—OH等缺陷是TiO2呈现黑色的原因，也是它具有可见光吸收能力以及光催化活性增强的原因。在后续的研究中人们更为关注的也是黑色TiO2可见光吸收性能的获取、光催化活性的增强以及与之密切相关的缺陷物种的引入、�/p>

因此，目前把通过各种制备路线在不同条件下制备的具有表面缺陷层的TiO2，均视为黑色TiO2的范畴，尽管其颜色可能是灰色、棕色，甚至是蓝色、黄色。只要引入了缺陷，增加了对可见光的吸收，具有了更好的光催化活性，就都视为黑色TiO2、�/p>

黑色二氧化钛VS白色二氧化钛

2、黑色二氧化钛的合成方法

黑色二氧化钛合成方法的选择直接影响其氧空位、Ti3+分布和禁带宽度（Eg）的大小。目前，可通过多种制备方法，包括高温煅烧还原法、电化学合成法、低价Ti化合物氧化法等来调控黑色二氧化钛的结构与禁带宽度，获得良好的光催化性能、�/p>

有研究者指出，高温煅烧还原法能耗较高、操作复杂；电化学合成法无法合成粉末状黑色TiO2；脉冲激光照射法设备投资大等、�/p>

黑色TiO2的制备方法及特�?/p>

3、黑色二氧化钛的改性策�?/strong>

为了提高黑色二氧化钛光催化性能、稳定性，研究人员通过金属负载、非金属掺杂、构建异质结以及与吸附材料进行复合等方法，进一步优化黑色二氧化钛的性能、�/p>

掺杂改性类垊�/p>

掺杂改性类型（续表（�/p>

近期，上海交通大学黄富强等首次全面揭示如何通过精准调控氧原子数量，即制造可控的“缺陷”，实现钛次氧化�?TinOm)家族从绝缘体到导体、甚至超导体的华丽蜕变，并在能量存储与转换、生物医疗、电子器件等领域展现出令人瞩目的广阔应用前景、�/p>

例如代表性材料Ti4O7展现出高�?05S/m的电导率，堪比优质导体。一些钛次氧化物在特定形态下还表现出超导特性。TiO薄膜的超导临界温度可�?开尔文(K)，其核壳结构纳米颗粒甚至提升�?1K；Ti2O3和Ti3O5的薄膜也分别实现�?K�?.1K的超导，为开发新型低温电子器件提供了宝贵方案。此外，钛次氧化物Ti2O3的带隙被压缩至极窄的0.1电子伏特，远低于硅材料，使其能够高效吸收包括红外光在内的全波段太阳光，成为光热转换领域的“黑马”、�/p>

4、黑色二氧化钛应�?/strong>

�?）污水催化降觢�/p>

与常规TiO2相比，黑色TiO2的带隙宽度更低，能够吸收从可见光到近红外区的太阳光，具有更高的太阳光利用率，在光催化领域展现了广阔的应用前景。目前，在该领域，黑色TiO2主要用于各类污染物（有机染料分子、酚类化合物、药物分子等）的降解、�/p>

近期，中国科学院上海硅酸盐研究所基于三维石墨烯强化黑色二氧化钛新型光催化剂在太阳光照下产生氧化力极强的自由基，高效氧化分解黑臭水中的有机污染物为稳定无害的水、二氧化碳，去除有机物的同时还可以起到杀菌、除臭的功效。相比传统水处理技术，该技�?0天左右即可完成施工，1个月内明显改善，3个月后长期保持水质达标、�/p>

�?）新能源电池

在锂离子电池中，Ti2O3作为正极添加剂，能有效稳定高镍材料的结构并疏导电子，使其�?40次循环后容量保持率提升至86.5%，性能提升显著；而以TiO为“核心”、TiO2为“外壳”的复合负极材料，即使在极高的充放电速率�?0C）下循环1000次，容量也几乎不衰减、�/p>

在锌空气电池中，Ti4O7作为催化剂载体，负载钴镍合金后，显著降低了氧还原和析出反应的过电位（差值仅0.664伏），功率密度达165.7mW/cm2，性能超越了昂贵的铂铱贵金属催化剂体系、�/p>

�?）超级电容器

相比于白色TiO2纳米管阵列，氢化后TiO2纳米管阵列具�?0倍的电容。氢等离子体处理后的TiO2纳米管阵列由于载体密度和羟基密度的增加而具有优异的储存性能、�/p>

�?）制氡�/p>

黑色二氧化钛因其狭窄的带隙（可从3.2eV降至�?.0eV以下）和高效的可见光吸收能力，成为驱动太阳能分解水制氢反应的理想催化剂。其表面的氧空位和Ti??位点可以有效抑制光生电子-空穴对的复合，延长载流子寿命，从而显著提高产氢效率、�/p>

薛晋波等提出自掺杂表面氧空位诱导晶格应变，用于增强可见光驱动的黑色TiO2光催化产氢。以典型的TiO2光催化剂为研究模型，设计合成了氧空位分布可调的黑色TiO2纳米管阵列光催化剂，实现了对氧空位分布位点的精确调控；设计的具有表面氧空位的黑色TiO2规避了体缺陷可能作为电荷湮灭中心的弊端，抑制了非辐射复合并延长了光生载流子寿命、�/p>

�?）癌症光热治疖�/p>

在生物医学领域，黑色二氧化钛凭借其全光谱吸收特性，成为一种高效的光热转换剂。在近红外激光照射下，它能产生大量热量，用于杀死癌细胞（光热治疗）。同时，其良好的光催化活性也能产生活性氧物种，实现协同的光动力治疗、�/p>

沈金超等利用癌细胞膜的同源靶向和免疫逃逸的特性，以及铱配合物靶向线粒体的性能，构建了以黑色二氧化钛为基础的级联靶向多功能纳米平台（Ir-B-TiO2@CCM），实现了多模态成像介导的光热和声动力协同治疗，提高了其抗肿瘤的效率、�/p>

结语

黑色二氧化钛的核心价值在于突破了传统白色二氧化钛对紫外光的依赖，实现了可见光及更宽波段的高效利用，同时兼具导电性、稳定性等优势。其应用不仅能升级现有技�?如光催化污染治理、储能器�?，更能推动一批新兴领�?如可见光驱动氢能、宽波段隐身)的发展、�/p>

参考来源：

吴禹翰：黑色TiO2纳米材料的合成、性质及应用，沈阳工业大学

高佳琦：黑色二氧化钛光催化产氢的研究进展，太原理工大�?/p>

董伟：改性黑色二氧化钛材料的光催化研究进展，东北石油大学

刘炜：黑色二氧化钛纳米材料的构筑及其应用现状，兰州理工大�?/p>

李勇：黑色二氧化钛在光催化领域的研究进展，西藏大�?/p>

沈金超：癌细胞膜包载的铱配合物功能化黑色二氧化钛纳米粒子用于级联靶向的NIR-II光热和声动力协同抗肿瘤治疗，中山大学

毛昌海：燃料电池双极板C掺杂TiO2涂层的耐腐蚀性与导电性能，艾瑞森表面技�?苏州)股份有限公司

Hongji Yu Systematic understanding of titanium suboxides and their energyapplications

中国科学院上海硅酸盐研究所

(中国粉体网编辑整�?昧光)

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