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1. 研究目的与意义（文献综述）

随着工业的发展和人口的快速增长，能源问题和环境污染的问题日益突出，为了人类社会的可持续发展，研发出新型高效并且无污染的解决方案成为当今科研领域的重点。在众多的能源中，太阳能具有清洁，无污染并且可再生的特点，因此如何高效的利用太阳能是研究解决方案的主要方向，半导体光催化技术可以将太阳能转化为反应所需的化学能¹，其作为解决环境问题的新技术得到人们的广泛关注，表现出了良好的应用前景。

在众多的半导体光催化剂材料中，tio₂展现了巨大的潜力，具有活性高，稳定性好，抗腐蚀能力强，价格低廉等优点，但是其自身的能带结构特点也在一定程度上限制了其应用，tio₂的禁带宽度较宽（锐钛矿相3.2 ev,金红石相3.0 ev）, 一方面，只能被波长小于380 nm的紫外光所激发，对太阳光的利用率较低，另外，单纯tio₂在光激发下产生的电子-空穴对较容易复合，这较大地限制了tio₂材料在光催化领域的应用²，同时其大的比表面积产生的表面断键等，会在其禁带中产生大量的表面态能级，从而影响电荷的传输、复合和界面迁移^{3, 4}。为克服以上的问题，人们进行了一系列的探索研究，如元素掺杂法，染料敏化法，半导体复合法，表面贵金属沉积法等，试图拓展tio₂的光响应范围到可见光区，并提高其光催化量子效率⁵。其中沉积贵金属是对tio₂进行改性的最主要方法。

相关研究表明，金纳米颗粒是性能优异的电子助剂。与其他贵金属，如pt相比金颗粒的价格较低并且容易获得，毒性也较小，其在tio₂表面沉积，可以有效改变tio₂体系的电子分布，影响到tio₂的表面性质，使光电子和空穴得以有效的分离，从而使迁移到金纳米颗粒表面的电子发生还原反应^{6, 7}。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：本课题采用p25为客体材料，制备纳米au修饰的tio₂材料，通过光沉积方法在材料上负载纳米au粒子。

材料表征：对纳米au修饰的tio₂材料进行结构表征和电学性能测试，并通过xrd，n₂吸/脱附，tem，sem，红外uv-vis吸收等表征手段对其形貌结构及其元素组成进行分析，

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4-6周：按照设计方案，制备纳米au修饰的tio₂复合材料。

第7-10周：采用xrd、sem、红外uv-vis吸收等测试技术对复合材料的物相、显微结构、电化学性能进行测试，进行不同温度下的光电导测试和丙酮光催化实验。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] x. yan, t. ohno, k. nishijima, et al. is methylene blue an appropriate substrate for a photocatalytic activity test? a study with visible-light responsive titania[j]. chemical physics letters, 2006, 429: 606-610.

[2] 祝文豪, tio2纳米复合材料制备及其光催化性能研究[d].浙江:浙江理工大学, 2017: 2-5.

[3] j. bisquert, f. fabregat-santiago, i. mora-seró, et al. a review of recent results on electrochemical determination of the density of electronic states of nanostructured metal-oxide semiconductors and organic hole conductors[j]. inorganica chimica acta, 2008, 361: 684-698.