光催化技术被广泛应用于水污染控制和水环境净化领域，而开发高催化活性的材料是该领域的研究重点。近年来，由 TiO2 纳米颗粒通过 NaOH/KOH 水热处理合成的一维（1D）钛酸盐纳米管 （TNTs）引起了学者们的广泛关注。相比于传统的TiO2光催化材料，TNTs的结构和性质特点体现在：具有均一的管状微观结构、很大的比表面积、高效的光电转换性能和良好的溶液稳定性。因此，TNTs及其改性材料被广泛用于光催化氧化或光催化还原以去除水中的重金属和有机污染物。

近日，北京大学环境科学与工程学院刘文研究员受ACS ES&T Engineering主编Wonyong Choi教授邀请，在其上发表了观点展望论文（Perspective）。论文基于课题组前期大量的相关研究成果，全面评述了钛酸盐纳米管在应用于光催化去除水中污染物的挑战与前景，系统总结了钛酸盐材料环境光催化领域研究现状，并提出了该领域未来的重点发展方向。该论文同时被选为期刊内封面论文（Supplementary Cover）。

图1.  期刊论文封面

该论文从五个方面详细阐述了钛酸盐光催化领域的研究现状、挑战和未来发展方向：（1）通过文献计量学分析了该领域的研究发展规律；（2）总结了TNTs 类光催化材料的合成方法、结构组成和物化特性；（3）提出了该类材料光催化去除环境污染物的基本理念，总结了增强TNTs光催化活性的改性方法，并概述 TNTs 类光催化材料用于去除水中不同种污染物（重金属、有机物、放射性核素等）的应用实例；（4）讨论了可用于解决该光催化系统问题的理论计算方法；（5）详细论述了 TNTs类光催化剂环境应用面临的挑战和未来研究展望。

文献计量学结果显示，TNTs成果发表最多的研究领域为环境科学与环境工程，且刘文研究员课题组的成果最为显著，即综合施引网络中的显示作者姓名“Liu W”拥有最高引用量和发表文章数。TNTs材料设计合成和功能改性以提升其光催化性能是该领域的研究热点之一，目前报道的方法集中为：（1）表面改性，（2）贵金属沉积，（3）元素掺杂，（4）异质结构建，（5）碳材料复合（图 2）。尽管，基于 TNTs 的环境光催化技术具有高效、绿色、低成本等优势，但在实际工程应用中还面临这诸多挑战，基础理论机制领域也还有诸多关键科学问题需要探清。因此，论文最后提出了TNTs环境光催化研究的的未来战略规划，从基础研究和实际应用两个方面展开。

图 2. TNTs 光催化材料改性和功能化策略及原理

该论文以 “Application of Titanate Nanotubes for Photocatalytic Decontamination in Water: Challenges and Prospects”为题（链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsestengg.1c00451）于2022年1月27日在线发表于ACS ES&T Engineering。北京大学环境科学与工程学院博士后冀豪栋（现为北京大学深圳研究生院助理教授）为文章的第一作者，刘文研究员为通讯作者，北京大学倪晋仁院士和美国奥本大学Dongye Zhao教授为本文的共同作者。该工作得到国家重点研发计划青年科学家项目（2021YFA1202500）、国家自然科学基金（21906001、52100069和51721006）、北京科技新星计划（Z191100001119054）和国家博士后基金（2021M690208和 2021M700213）的支持。