近几年来,光催化技术由于绿色、无污染、节能环保等优点而受到广大研究者的青睐。然而,想要将光催化技术实现真正的工业化,目前仍然面临着巨大的挑战。其中,因光生载流子的复合而带来的光催化效率低成为制约该技术发展的瓶颈问题。因此如何通过调控光生载流子来优化光催化剂的催化效率是当前催化科学研究中的热点课题。本文通过调节催化剂的缺陷结构、控制催化剂的尺寸和形貌、用不同的沉积方法调控催化剂的界面等手段来调控它们在光催化反应中的光生电荷分离效果,并优化催化性能,本论文采用了多种光催化反应来评价性能的优化,取得的主要结果如下:1.系统地研究了缺陷结构对光沉积金属纳米颗粒的影响。通过合成具有不同缺陷的锐钛矿二氧化钛,并对它们进行光沉积实验,我们证明孤立的氧空位(Ov)可以作为电子陷阱,并促进形成小的光沉积金属纳米颗粒,而Ov团簇在光沉积过程中是电子-空穴的复合位点,会形成较大的金属纳米颗粒。我们还发现,通过在高温下预处理TiO2可以控制缺陷的强度和结构,这为我们提供了合成具有最佳粒度分布和催化性能的光沉积金属纳米颗粒巨大的机会。我们的发现大大拓宽和加深了对缺陷在光生电荷分离中作用的理解,也阐明了高效活性结构的可控合成。2.利用了 NaBH4还原氯金酸和种子生长的方法制备了一系列具有不同尺寸(3-50nm)、不同形貌(球体、正方体、棒状和八面体)的Au溶胶纳米颗粒催化剂。并用透射电镜表征了它们的尺寸、形貌等。在520nm波段光降解亚甲基蓝(MB)的实验中,除了 3.5nm金纳米颗粒对光降解亚甲基蓝有促进作用,降解量增加到53%,其他的都对光降解亚甲基蓝有不同程度的抑制作用。其中抑制效果八面体>17nm球形粒子>立方体,这可能是由于不同形貌尺寸纳米粒子吸收光能力的不同造成的。利用沉淀沉积和光沉积相结合的方法,通过调控光沉积Au的比例,构建了一系列担载量相同但Au尺寸不同的Au/TiO2催化剂,并用透射电镜测量它们的直径。在520nm波段光降解甲基橙(MO)实验中,尺寸为6.7nm的Au/TiO2催化剂表现出最好的光降解活性。3.利用沉淀沉积和光沉积相结合的方法,通过调控光沉积Au的比例,构建了一系列担载量相同但Au尺寸不同的Au/TiO2催化剂。在全波段光催化甲烷转化实验中,随着金尺寸的增大,甲烷转化率也随之增加,我们将通过后续研究进一步研究这种不同Au-Ti界面在光催化反应中对光生电子空穴的影响作用。