设计合成缺陷结构可控的半导体光催化剂,揭示引入缺陷对电荷迁移和化学反应过程的本质作用,对半导体光催化剂改性具有非常重要的研究意义。引入氧空位缺陷（Vo）是有效改性氧化物半导体光催化剂的重要方法之一。通常,氧化物半导体中Vo形成的反应条件比较苛刻,形成机理不清楚,不具有普遍适用性。而且,采用一般的合成方法很难控制Vo浓度以及表面/体相Vo浓度比。因此,开发一种在二氧化钛（TiO2）等半导体中可控引入Vo的简单方法对于制备缺陷化光催化剂和清晰认识Vo在光催化过程中的作用具有重要的意义。开展具体工作如下:（1）利用真空条件下二氯甲烷（CH2Cl2）溶剂在TiO2表面的催化燃烧过程,在TiO2中构建氧空位,改变其表面晶体结构,制备无定形TiO2/锐钛矿TiO2复合光催化剂。通过控制反应温度调控Vo的浓度和表面/体相Vo浓度比。然后结合各种的结构表征手段证实TiO2中Vo的形成、Vo的浓度以及表面/体相Vo浓度比的变化。结果发现在较低温度下首先产生表面Vo,其浓度随着反应温度的增加而增加。较高温度的活化导致TiO2中的大量体相Vo形成,并且其浓度也随着反应温度升高而增加,导致TiO2中表面/体相Vo的相对浓度比逐渐降低。活性测试和表征结果表明TiO2上的Vo在光催化过程中起着非常重要的作用,表面Vo与体相Vo的相对浓度比也对光催化产氢活性有很大的影响。表面Vo诱导可见光吸收并提供了更多的吸附位点,导致了 TiO2的可见光光催化产氢活性。同时,表面Vo作为电子捕获中心,可以促进本征激发产生的光生电荷的分离,抑制其复合,从而增强了紫外光光催化产氢活性。然而,体相Vo作为光生电子和空穴的复合中心,会阻碍光生电子分离过程,导致样品的可见光和太阳光光催化活性的明显降低。另外,这种方法适用于在其他金属氧化物（如MoO3、ZnO和WO3）中引入Vo缺陷。（2）在上述含Vo的TiO2上负载Pt助催化剂,制备Pt/无定形TiO2锐钛矿TiO2复合光催化剂。测试样品在可见光及模拟太阳光照射下的光催化产氢活性,探究Pt助催化剂与Vo缺陷之间的相互作用,提出Pt化的含Vo的TiO2在太阳光照射下可能的光催化产氢反应机理。我们发现Pt化后的含Vo的TiO2的光催化活性得到极大程度的提高,表明Pt助催化剂与Vo之间存在协同效应,进一步增强了 TiO2的太阳能-氢能的转化。在光照射下,紫外光激发锐钛矿单晶内核产生光生电子,然后通过晶态核/无定形壳的界面流向无定形壳,被表面的氧空位捕获,从而大大提高了光生电荷的分离效率。然后这些光生电子迁移到Pt助催化剂上。同时,无定形壳上的表面Vo诱导可见光捕获（>400 nm）产生自由电子并为H2产生提供吸附位点。本文研究为在各种金属氧化物半导体上构建Vo提供了可借鉴的策略。