半导体光催化和光电催化在太阳能利用领域日益受到关注,有望成为环境污染治理和可再生能源获取的新技术。自从上世纪以来,人们研究了许多半导体光催化剂。在已知的光催化剂中,Ti02具有高效、稳定、价廉等优点,因此被研究的最为广泛。但是,半导体的光生载流子复合较快,界面电荷转移相对较慢,从而导致化学反应的量子产率普遍不高。为了改善半导体光催化性能,本论文主要针对TiO₂,从界面电荷转移入手,较为系统地研究了 Pt、CuWO4和无机阴阳离子(Cu²⁺、B4O72-、CO32-)对TiO₂光催化降解水中有机物的影响及其作用机制。论文共分为四个部分,具体内容简要如下:（1）首先研究了 Cu²⁺浓度和光强对不同晶型TiO₂光催化的影响。结果表明,低浓度Cu²⁺离子能增加锐钛矿、金红石和板钛矿的苯酚降解速率,但高浓度Cu²⁺离子却降低了它们的苯酚降解速率。随着光强的增加,苯酚降解速率增加;加入CuC12,苯酚降解速率进一步增加。重要的是,添加1 mMCuC12,金红石的相对光量子产率提高了大约4倍。光电化学、比色法和固体分析表明,Cu²⁺离子优于02捕获Ti02的光生电子,产生的Cu+离子再被O₂氧化,而重新生成Cu²⁺离子。但是,高浓度时,Cu+离子发生了歧化反应,生成的单质Cu屏蔽了 Ti02对光的吸收。奇怪的是,混晶P25的苯酚降解速率总是随Cu²⁺离子浓度的增加而降低。这归因于盐效应引起的P25粒子聚结和光催化产生的金属Cu,它们都减少了 P25的光吸收。（2）由于Cu²⁺离子污染水体,我们又以CuWO4固体替换Cu²⁺离子。在TiO₂悬浮液中,加入CuWO4,也能加快苯酚的光催化降解。对比实验表明,CuO也具有类似的影响,但CuO/TiO₂体系的光催化稳定性远低于CuWO4/TiO₂体系。DPD-POD显色法和DMPO自旋捕获EPR技术表明,CuWO4增加了 TiO₂光催化体系H2O₂和DMPO--OH自由基的生成。开路电位技术证实,CuWO4能促进TiO₂的光生电子转移,提高光生载流子的分离效率,进而增大O₂还原和苯酚降解的速率。（3）硼酸根能促进TiO₂光催化降解有机物,但反应机理有待佐证。因此,我们以Pt/TiO₂为光催化剂,进一步研究了硼酸根的影响。结果发现,Pt与硼酸根之间存在协同效应,显著加快苯酚的光催化降解。苯酚的降解速率与Pt负载量、硼酸根浓度和溶液pH有关,最大速率出现在0.52wt%Pt、3.0mMNa2B4O7和起始pH值9.0。在该条件下,Pt、硼酸根、Pt/硼酸根使TiO₂的苯酚降解速率分别增大1.34、0.22和4.78倍。这种Pt-硼酸根相互作用促进了 TiO₂光催化降解水中4-氯苯酚和2,4-二氯苯酚。光电化学研究表明,硼酸根能促进TiO₂和Pt/TiO₂光电氧化苯酚,但不能促进光电氧化水。再者,对TiO₂和Pt/TiO₂电催化还原O₂,硼酸根分别具有抑制和促进作用。我们提出,Pt催化光生电子还原O₂,硼酸根催化光生空穴氧化苯酚,两者相互促进,协同提高了 Ti02光生载流子的分离效率,从而加快光催化反应。（4）碳酸根广泛存在于自然界的水体中,但它们对半导体光催化反应的影响鲜有报道。这一部分考察了水中碳酸根对TiO₂和Pt/TiO₂光催化剂降解有机物的影响。研究发现,对TiO₂光催化降解苯酚、2,4-二氯苯酚和H2O₂,Na2CO3均具有正效应。当pH等于8.0时,加入 2.0mMNa2CO3、0.52wt%Pt、2.0mMNa2CO3/0.52wt%Pt,使苯酚的降解速率分别提高0.78、2.38和5.63倍。但是,当碳酸根浓度超过5.0和2.0 mM时,TiO₂、Pt/TiO₂的苯酚降解速率分别出现下降。光电化学研究表明,碳酸根也能加快TiO₂、Pt/TiO₂光电氧化苯酚,但不能加快光电氧化水。我们提出,表面碳酸根先被TiO₂光生空穴氧化,产生碳酸根自由基。然后,该自由基再将苯酚氧化,重新产生碳酸根。高浓度时,碳酸根自由基相互复合,生成反应活性较低的过氧碳酸根。碳酸根促进的空穴转移与Pt促进的电子转移相互作用,从而显著提高光生载流子的分离效率,加快界面反应速率。