二氧化钛，又叫钛白粉，具有无毒、最佳的不透明性、最佳白度和光亮度等特征，其粘附力强，不易起化学变化，熔点很高，也有较好的紫外线掩蔽作用。钛白粉在涂料中的应用十分广泛，建筑、汽车、船舶、家具、家用电器、卷材涂装、玩具和日用品等的涂料都用到钛白粉。在涂料工业中，建筑涂料消耗钛白粉最多，其次是用于汽车、船舶、铁路车辆、家具的涂料。由于金红石型钛白粉比锐钛型钛白粉性能优异，因此船舶、桥梁、汽车、建筑等室外用高耐候性涂料都选用金红石型钛白粉。随着中国汽车工业和建筑业发展，涂料工业不仅从数量上需要更多的钛白粉，而且对品种和质量也有更高的要求。
但是，二氧化钛颗粒材料很容易通过呼吸系统进入人体，引发健康风险。经过长期并一直伴随争议的讨论，尽管钛白粉工业和贸易机构不同意，并打算对欧盟委员会采取法律行动，欧盟委员会最终仍然公布了将二氧化钛归入第二类吸入性致癌物的决定。据该委员会在官方公报上公布的条例，该分类将从2021年9月9日起适用。如何构建稳定、自支撑的二氧化钛体系材料成为一个难题。
近日，东华大学俞建勇院士课题组报道了一种新颖的、高弹性块状TiO2的突破。将柔性TiO2纳米纤维定向组装，再与少量SiO2溶胶进行化学交联，构建了TiO2纳米纤维气凝胶(NAs)。TiO2 NAs具有层次性有序的细胞结构，由弹性Si-O-Si键结合的纳米纤维组成，可以克服TiO2固有的脆性，在应变为40%的情况下可以承受多次压缩而不发生明显变形。TiO2 NAs还具有极低的密度(低至0.5 mg cm-3)和超高的孔隙率(>99%)。相关工作以“Conductive and Elastic TiO2 Nanofibrous Aerogels: A New Concept toward Self‐Supported Electrocatalysts with Superior Activity and Durability”为题发表在国际顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》上。
论文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202010110
图1 TiO2纳米纤维气凝胶(NAs)制备示意图和形貌表征
图2TiO2纳米纤维气凝胶(NAs)显示出低密度、超高的孔隙率和高弹性
图3 （a）锂金属还原前后颜色变化（b）电导率（c）导电性比较（d）Nyquist曲线（e）吸收光谱（f）照射不同时间的红外图
图4（a）EPR光谱分析（b、c）XPS图谱分析（d）拉曼光谱分析
图5氨产率和法拉第效率分析
总的来说，作者通过柔性TiO2纳米纤维的定向自组装然后锂还原，制备了高导电和高弹性的TiO2NAs。由弹性粘合的纳米纤维组成的分级排序体系结构可确保极好的弹性和结构稳定性。丰富的氧空位不仅促进了电荷转移，而且还促进了氮的吸附和活化。作为概念证明演示，TiO2NAs可作为一种新型的自支撑电催化剂，用于环境固氮，并且表现出优异的氨产量，法拉第效率和长期耐用性。除了在电催化中的应用外，TiO2 NAs在其他领域，例如储能，光催化和柔性电子设备等也有潜在应用。（文：one end）
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