综述：无机化学还原法制备TiO2-x及其在太阳能驱动光热水蒸发中的应用进展与展望

这篇综述系统阐述了通过无机化学还原法制备Ti3+/氧空位自掺杂TiO2-x的多种策略（如H2还原、活性金属还原等），重点探讨了其在太阳能驱动界面水蒸发（SDIE）和光催化协同处理废水中的双重应用，为解决全球水资源短缺和污染问题提供了创新思路。

　　

无机化学还原法制备TiO_2-x的进展

通过H₂、CO等还原性气体或Al、Mg等活性金属，可在TiO₂中引入Ti³⁺/氧空位（Ovs），形成从浅灰到黑色的TiO_2-x。例如，500°C氢处理生成的黑色TiO₂（B-TiO₂）具有1.5 eV窄带隙，显著提升全光谱吸收。NaBH₄还原法则通过固相或液相反应调控缺陷浓度，而Li还原在室温下即可实现Ti³⁺掺杂。这些缺陷在能带中形成中间态，促进可见光-近红外光吸收，并通过非辐射弛豫将光能转化为热能。

光热-光催化协同机制

TiO_2-x的独特性能源于其缺陷结构：Ti³⁺作为电子给体减少载流子复合，Ovs则作为活性位点吸附水分子。在SDIE过程中，光热转换产生局部高温（如80°C），加速水蒸发（速率达2.04 kg m^?2 h^?1），同时光催化降解污染物（如四环素降解率50%）。例如，负载于碳布上的蛾眼状TiO_2-x阵列通过多重光散射实现94%蒸发效率，而木材基复合材料兼具垂直输水和隔热功能。

挑战与未来方向

当前研究需解决三大问题：1）缺陷优化需平衡Ti³⁺/Ovs浓度以避免复合中心形成；2）结构设计应结合三维多孔载体（如细菌纳米纤维素）提升水传输；3）开发非贵金属等离子体材料（如TiN）以降低成本。未来可探索CO还原法构建表面羟基，或通过氢化处理增强红外吸收，推动SDIE-光催化联用技术的实际应用。

应用拓展

TiO_2-x基复合材料已展示多重功能：如AgCu@B-TiO₂/生物炭同步实现甲基橙降解（96%）与高效蒸发（1.40 kg m^?2 h^?1），而Bi-TiO_2-x/碳黑体系通过表面等离子体效应提升载流子分离。这些突破为开发"一石二鸟"型水处理系统提供了新范式。