具有高比例（001）晶面的中空TiO2微球的构建及其可见光催化降解生物杀灭剂的机理

研制开发高效可见光驱动光催化剂对解决环境污染和能源短缺问题具有重要的科学意义和应用价值。本项目旨在合成具有高活性(001)晶面的中空TiO2微球光催化剂，揭示其降解水溶液中生物杀灭剂的机理。采用TiF4水热法一步合成具有多层次孔道结构的中空TiO2微球，并用氢氟酸调节催化剂晶粒(001)晶面比例，通过各种催化剂表征手段，考察催化剂的制备条件与结构特性之间的规律。结合催化剂表征和光催化降解生物杀灭剂实验研究，探明中空TiO2微球形貌及晶面比例与可见光催化活性之间的关系。针对催化降解目标污染物的反应机理存在的争议，探讨具有高比例(001)晶面和多层次孔道结构的中空TiO2微球对生物杀灭剂可见光降解规律。本项目不仅为制备新型光催化材料提供一条崭新的途径，也可促进化学、材料、环境和能源等学科的交叉融合，有重要的学术意义。

光催化降解生物杀灭剂对污染物有效控制和太阳能利用具有重要的科学意义和应用价值，然而采用具有高比例(001)晶面的中空TiO2微球作为该过程的催化剂国内外尚属空白。本研究采用水热法合成具有多层次孔道结构中空TiO2微球、具有暴露(001)晶面的三维结构TiO2纳米花和高比例(001)晶面TiO2纳米片，探讨其降解生物杀灭剂的可行性。催化剂材料的物理化学性质采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、BET比表面积、X光电子能谱（XPS）和紫外可见漫反射等方法进行表征，探讨了催化剂的制备条件与物化特性之间的关系。结合污染物降解实验，研究了催化剂的构效关系。多级孔道结构和（001）晶面促进了污染物的降解。通过光生空穴（hvb+）、光生电子（ecb-）、羟基自由基（•OH）清除和鼓入氮气等手段，探讨了光催化降解生物杀灭剂的机理。本项目不仅为制备新型光催化材料提供一条崭新的途径，也可促进化学、材料和环境等学科的交叉融合，有重要的学术意义。