光催化技术作为一种有前景的水处理技术，旨在改善水质，应用范围从饮用水生产到环境修复。这一现象最早于1972年通过发现TiO2的光催化效应而被报道，随后引发了关于光催化材料和机制的广泛研究[1]。一般来说，光催化涉及光照（通常是紫外线（UV）或可见光（Vis）来激活光催化剂，并生成能够将有机污染物降解为无害物质（如水、二氧化碳或其他小分子）的活性物种，使其成为水处理领域的绿色技术选择[2]、[3]。光催化可以分为均相光催化和非均相光催化，前者指反应物和催化剂处于相同状态，后者则不同。根据Bhapkar和Bhame[4]的观点，由于非均相光催化能够完全氧化多种污染物，因此受到了更多关注。
一个有效的光催化剂应具有窄带隙的半导体特性，以便吸收更多的可见光光子。在光催化过程中，当能量足够高（等于或高于半导体的带隙能量（Eg）时，半导体价带（VB）中的电子（e⁻）会被激发到导带（CB），在VB中留下空穴（h⁺）[2]。这些e⁻-h⁺对与吸附在其表面的分子发生反应，生成羟基自由基（•OH）和超氧离子（O2⁻），从而实现降解反应[5]。迄今为止，已经研究了多种金属氧化物（如二氧化钛（TiO2）[6]、氧化锌（ZnO）[7]、氧化铜（CuO）[8]、氧化锡（SnO2）[9]和氧化钨（WO3）[10]的光催化降解性能。其中，TiO2在解决水污染问题方面引起了特别大的关注。
TiO2相对无毒、物理性质稳定且价格低廉（约2美元/千克），适合大规模水处理，并被视为商业半导体材料的标杆[3]。Suhaimi等人[11]总结了1980年至2024年间基于TiO2的废水光催化降解研究进展。结果表明，TiO2光催化剂仍然是学者们关注的重要研究领域。然而，尽管它具有许多优点，但仍需克服一些缺点，例如由于带隙（Eg较宽导致的光吸收能力较弱，以及电子（e⁻）和空穴（h⁺）复合速度过快，这限制了其在废水处理技术中的实际应用[12]。
为了解决这些问题，可以通过引入响应刺激的改性方法来扩展TiO2对可见光的吸收能力并改善电荷分离，从而减缓电子和空穴的复合速度[13]、[14]。对TiO2的刺激响应改性包括加入能够在外部刺激（如光、pH值和温度）下改变其特性的材料。例如，光响应材料使TiO2能够吸收可见光，而pH响应材料则根据酸碱条件调节其活性，从而提高其降解污染物的效果。同时，热响应材料使TiO2在亲水性和疏水性状态之间切换，从而提升光催化性能。
总体而言，与受pH值和光条件影响的pH响应和光响应改性相比，热响应材料提供了更大的灵活性和连续的操作控制能力。引入热响应聚合物（如聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM），其临界溶解温度（LCST）约为32°C，可以实现可逆的相变，调节表面性质并提高光催化效率。这种行为有助于在变化的反应条件下有效降解有机污染物。图1概述了TiO2作为光催化剂在废水处理技术中的应用。研究表明，热响应TiO2能够扩展光吸收范围至可见光谱，超越了传统TiO2主要在3.2电子伏特（eV）紫外范围内的限制，从而在自然阳光下提高光催化效率[14]、[15]。
因此，本综述总结了热响应TiO2光催化剂在设计、合成和改性方面的最新进展。它强调了关键的制备策略，讨论了提高光催化性能的物理化学性质，并探讨了基本机制，包括聚合物与TiO2之间的相互作用及其对电荷分离和表面活性的影响。为了提供综合性的视角，应用了基于模糊逻辑的框架，系统评估了异构文献中报道的光催化效率和机理的合理性。与以往的综述不同，本文强调了热响应聚合物与TiO2的结合，并重点介绍了由LCST调控的机制，这些机制影响活性位点的暴露和光催化行为。此外，基于模糊逻辑的分析为现有综述提供了补充性的比较视角。最后，讨论了当前面临的挑战和未来的研究方向，以指导下一代热响应TiO2光催化剂的发展，用于先进的废水处理。
