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半导体光催化技术因其有望成为利用太阳能缓解环境和能源问题的绿色手段而得到越来越多的关注。复合型光催化材料的开发与改性及其构效关系的建立对促进半导体光催化技术在太阳能转换中的应用具有重要的科学研究意义。本论文对系列贵金属@半导体核壳结构和石墨烯基复合型光催化材料进行了设计合成,并对其组分、界面及微观结构对光催化性能的影响进行了探索研究。通过水热法合成了具有核壳结构的贵金属(Au,Pd,Pt)@半导体(Ti02)复合型光催化材料。分别研究了具有不同特性的贵金属内核对复合材料的物理化学性质及其在紫外光和可见光光照下催化降解有机污染物反应中活性的影响,揭示了贵金属组分对复合型光催化材料性能的调控规律。发展了通过多种机制协同作用(包括异相种子生长,Ostwald熟化等)制备具有核壳结构、蛋黄-蛋壳结构和“李子布丁”型多核核壳结构的贵金属(Pt,Pd)@半导体(CeO2)复合型光催化材料的新方法。在此基础上揭示了贵金属与半导体之间的界面作用对复合材料在可见光光催化选择性有机转换反应中性能的影响。在传统贵金属@半导体核壳结构的基础上引入了空心结构,采用模板法设计合成了具有空心核壳结构的Pd@Ce02复合材料。通过充分利用各个组分的特征优势,对该复合材料的多功能应用进行了探究,将其分别用于热催化和光催化选择性还原芳香硝基化合物。证明了空心核壳结构在高温锻烧和液相反应中比负载型复合材料体现出的显著优势。在与半导体(CdS)组分之间均具有良好界面接触的前提下,系统比较了石墨烯与其他碳的同素异形体(碳纳米管和富勒烯)对CdS在选择性氧化醇类化合物反应中的可见光光催化活性的影响。揭示了石墨烯与其他碳的同素异形体相比在提高半导体光催化活性方面并未体现出明显优势,表明更加理性地研究如何更有效地利用石墨烯的特性优势以设计合成高效的石墨烯-半导体复合型光催化材料性能的重要性。从系统工程化材料设计的理念出发,以不改变石墨烯与半导体(CdS)之间良好界面接触为前提,对其界面组成进行了优化设计。在界面处引入少量的金属离子(Ca2+,Cr3+,Mn2+,Fe2+,Co2+,Ni2+,Cu2+,Zn2+)作为界面通用调节介质,以优化光生载流子在界面处的转移路径,提高其寿命和转移效率。该策略不仅显著提高了石墨烯-半导体复合材料在选择性氧化还原反应中的可见光光催化活性,还可以在一定程度上抵消高含量石墨烯的引入所引起的对光的“屏蔽效应”,提高石墨烯改善半导体光催化活性的净效率。