可见光催化剂微观表面光生载流子特性的原位定量研究

采用溶胶-凝胶方法和摻杂、复合调控技术，制备摻杂复合型高活性纳米TiO2基可见光催化剂,测定催化剂的晶体结构、掺杂方式、表面微结构和能带结构以及紫外、可见光催化活性。利用相干光耦合测试技术结合微区表征技术和瞬态光谱，原位定量测定催化剂的微观表面、界面光生载流子各种物理参数，测定催化剂微观表面的活性位和光生载流子稳态、瞬态过程；研究催化剂微观表面、界面光生载流子的动力学过程机制，分析固/液界面微观表面的氧化还原过程，从微观量子水平揭示紫外、可见光催化机理。

本项目按照研究计划顺利完成，已达到了预期目标。本项目从制备高活性TiO2基光催化剂出发，重点研究了光催化剂微观表面光生载流子特性与光催化活性的关系，揭示其光催化机理。主要研究内容包括1）采用溶胶-凝胶法和摻杂、复合调控技术，制备出金属和非金属离子掺杂、表面修饰和异质结构等系列高活性纳米TiO2基光催化剂，测定催化剂的结构、能带结构和光催化活性。2）利用相干光耦合、微区表征和瞬态光谱等技术，原位研究催化剂微观表面活性位和光生载流子特性，分析光生载流子动力学过程和氧化还原反应机制，揭示催化剂的光催化机理。3）开展了相关性研究，如，Pd基催化剂的化学催化机理；纳米结构TiO2（纳米粒子，纳米管和纳米片）光催化机理；新型纳米结构InBO3和PbBiO2Cl催化剂光催化机理；光催化还原CO2合成CH4机理等。项目执行期间，发表SCI论文26篇，申请发明专利3项，授权专利2项。