1、TiO2光催化技術(shù)具有重要的應(yīng)用前景，是國(guó)際上廣泛研究的課題。鑒于大多數(shù)文獻(xiàn)主要從化學(xué)合成的角度研究光催化過(guò)程，本文從TiO2光生載流子遷移過(guò)程功效應(yīng)的角度對(duì)TiO2光催化過(guò)程作了研究，F(xiàn)ermi能級(jí)劈裂｜Fn-Fp｜和載流子遷移在光催化中起了重要作用，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了|Fn-Fp｜的重要性，提出了幾種在光催化中提高｜Fn-Fp|和外回路的方法，將為提高TiO2光催化效率提供有益的新方法。 針對(duì)TiO2表面電子結(jié)構(gòu)的重要性，用熒

2、光光譜研究了TiO2的表面電子結(jié)構(gòu)和電荷遷移過(guò)程。說(shuō)明可以通過(guò)發(fā)射光譜的不同研究晶粒大小、光輻射、pH、Ag＋、甲基橙()(MO)和甲基藍(lán)(MB)吸附對(duì)表面態(tài)的影響，可以明確地表征光生載流子表面遷移過(guò)程，而這些遷移過(guò)程對(duì)體現(xiàn)功效應(yīng)很為關(guān)鍵。熒光光譜研究表明TiO2的表面態(tài)起著兩種不同作用，一為表面復(fù)合中心，二為光催化反應(yīng)活性中心。 以光生載流子表面態(tài)的遷移為基礎(chǔ)，提出了光電導(dǎo)率法計(jì)算|Fn-Fp｜和光催化反應(yīng)速率常數(shù)的方法，并用

3、于光催化機(jī)理研究。式(3.39)中n和Kconst是光催化過(guò)程中與TiO2、TiO2界面和被催化物質(zhì)相關(guān)的兩個(gè)重要參數(shù)，其中用n可以確定光催化反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)特征，Kcons反映TiO2光生電子空穴的界面遷移特性，可以用來(lái)研究光催化機(jī)理。通過(guò)光電導(dǎo)率計(jì)算的|Fn-Fp｜值和光催化反應(yīng)速率常數(shù)有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，說(shuō)明|Fn-Fp｜是一個(gè)TiO2光催化過(guò)程中重要的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)，結(jié)果表明TiO2光催化過(guò)程不僅涉及許多化學(xué)問(wèn)題，而且包含了許多物

4、理因素。 通過(guò)在TiO2中摻入N、V來(lái)調(diào)節(jié)TiO2的帶隙寬度，研究了不同帶隙和復(fù)合反應(yīng)速率常數(shù)kf對(duì)|Fn-Fp｜調(diào)控及同光催化效率的關(guān)系，同時(shí)也對(duì)N、V摻雜TiO2的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。還研究了入射光強(qiáng)、|Fn-Fp｜和光催化效率的關(guān)系作了研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果佐證了|Fn-Fp｜是光催化過(guò)程非常重要的特征參數(shù)。 以TiO2導(dǎo)帶豐富亞結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的雙光子過(guò)程是一種在TiO2光催化中利用可見(jiàn)光的方法，這是一種不同于摻雜的新方法。初步研

5、究表明，TiO2薄膜的雙光子過(guò)程可以提高液相光催化活性大約21％，而粉體的雙光子催化過(guò)程可提高氣相光催化效率大約24％。機(jī)理分析表明TiO2在紫外光吸收躍遷下產(chǎn)生的位于t2g*光生電子的d-d躍遷在該過(guò)程中起了重要的作用。 對(duì)濺射法制備TiO2薄膜在開(kāi)路、短路和正置偏壓下的液相光催化過(guò)程進(jìn)行了研究。相對(duì)于開(kāi)路催化過(guò)程，短路和正置偏壓情況下能很大程度提高光催化效率，這是由于光生載流子的遷移和分離過(guò)程在光催化中起到了很重要的作用。并

6、結(jié)合光電化學(xué)動(dòng)力學(xué)對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)分析，分析結(jié)果認(rèn)為液相光催化反應(yīng)過(guò)程中，位于TiO2空間電荷層和亥姆霍茨層上的過(guò)電勢(shì)的產(chǎn)生，他們分別是與TiO2體內(nèi)和表面結(jié)構(gòu)相關(guān)的參數(shù)，在光催化中扮演了至關(guān)重要的角色。在短路和正置偏壓下這兩個(gè)參數(shù)的變化是光催化效率提高的根源。 本文還對(duì)CeO2-TiO2復(fù)合薄膜微觀異質(zhì)結(jié)的光催化過(guò)程和載流子遷移的關(guān)系做了細(xì)致研究，認(rèn)為T(mén)iO2相中非光注入載流子是其可見(jiàn)光活性的主要原因。對(duì)Si/TiO2薄膜異質(zhì)結(jié)