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本文采用一步溶剂热法制备得到高{001}晶面暴露率的锐钛矿TiO2纳米片多级球，通过原位掺杂过渡金属Fe和负载贵金属Au进行改性得到在光催化和精细化工催化领域具有潜在应用价值的功能化催化材料。采用XRD、Raman、BET、XPS、SEM/EDX、TEM/HRTEM、UV-vis、H2-TPR、PL和GC等表征方法研究了Fe掺杂量对催化剂的晶体结构、形貌和组成等方面的影响。以光催化降解有机染料亚甲基蓝（MB）和肉桂醛选择性加氢为探针反应，揭示了催化剂的结构与催化性能间的本质联系。本论文的主要结论和创新点如下：（1）以异丙醇钛、异丙醇、二乙烯三胺和FeCl36H2O为原料，通过绿色简单的一步溶剂热法制备得到Fe掺杂锐钛矿型{001}-TiO2纳米片多级球（{001}-xFe-AHSs）。（2）{001}-xFe-AHSs具有良好的锐钛矿晶型，呈现出规整的纳米片多级球形貌，多级球为介孔结构，尺寸均一约为600nm，认为是由尺寸约200nm，厚度约6nm的纳米片自组装而成。其中，{001}-0.1Fe-AHSs具有最高的{001}晶面暴露率（94%）和最大比表面积（142.8m2/g）。（3）Raman和XPS结果表明{001}-0.1Fe-AHSs中Fe3+进入{001}-TiO2纳米片的晶格，产生氧缺陷位，带隙能为3.10eV。而{001}-0.2Fe-AHSs中Fe3+以Fe2O3簇形式富集在{001}-TiO2纳米片表面，带隙能为3.02eV。{001}-0.1Fe-AHSs表现出最好的可见光催化降解MB活性，1h降解率达到100%且再生循环3次后催化活性依然保持，归因于高{001}晶面暴露率、适量Fe掺杂后产生的氧缺陷和高比表面积的多级结构。（4）以{001}-xFe-AHSs为载体，采用DP法制备纳米金催化剂（Au/{001}-xFe-AHSs）。催化剂保持载体的锐钛矿型{001}-TiO2纳米片多级球的结构和形貌，近似球形的纳米金粒子高分散在{001}-TiO2纳米片上，金粒子尺寸约为3nm，负载量约为1.5wt%。随着载体中Fe掺杂量提高（0.1,0.2和0.4），金粒子尺寸变小，催化剂的还原性提高。Au/0.4Fe-{001}-AHSs具有较高的肉桂醛加氢反应活性，转化率为75.1%，选择性达到70.6%且肉桂醇收率达到53%，归因于纳米金与{001}晶面暴露的TiO2载体间的强金属-载体相互作用，其中，高分散、小尺寸、富电子的Au为催化体系的活性物种。本研究工作为过渡金属复合{001}-TiO2纳米催化剂的设计和研究提供了基础数据和思路，在环境催化、精细化工领域和新能源等方面具有潜在的应用价值。