光催化剂中的结构和性能关系模型以及新型光催化材料

太阳光响应型的半导体光催化剂已应用于环境保护、人体健康和清洁能源再生等领域。目前最成功的光催化剂纳米TiO2只能对紫外光有很好的响应，以致于无法充分利用太阳能。新型光催化材料的研究已经非常迫切，由于缺乏理论指导，所以无法在众多材料中进行理性地探索和研究。近期我们提出了光催化剂结构-性能关系（空旷度）模型，定义了结构空旷度的概念，发现了高空旷度的材料具有高的光催化活性，并成功地将之应用于相关材料体系。在本项目中，将进一步完善这个模型理论，从实验上合成更多典型体系加以验证，更从理论计算和模拟上将空旷度和光催化过程中的光生电子和空穴的存活、分离和传输结合起来解释模型内在的物理含义；并将利用空旷度的概念，在高空旷结构的材料体系中，探索发现可见光响应的、高效的、新型光催化材料；还将探索研究新类型的复合光催化剂，试图总结其组成关系的规则。