共轭大π键与TiO2光催化剂的协同作用机理及光催化活性研究

针对TiO2光催化剂量子效率低和太阳光利用率低等关键科学问题，基于我们前期研究的新发现：C60和石墨等含有共轭大π键的材料对TiO2进行表面修饰可极大地提高光催化活性及产生可见光响应活性等现象，深入开展共轭大π键材料与TiO2光催化剂协同作用机理研究。研究共轭大π键与光催化剂表面修饰方式对催化剂的结构、光化学光物理性质、光激发电荷空穴分离、迁移以及光催化活性的影响规律。通过光电化学研究和降解产物的研究，揭示共轭大π键与TiO2复合体系的电子迁移规律，阐明共轭大π键和TiO2光催化剂的协同作用过程。并采用密度泛函理论进行理论模拟，研究共轭大π键分子修饰TiO2（110）的稳定构型、电子结构，揭示改性提高催化剂活性本质。在此基础上研究出具有高活性和可见光响应活性的新型光催化剂。该研究对光催化作用机理的深入理解，特别是如何有效降低光生载流子的复合以及对新型高效光催化体系的设计都具有重要意义。