研究TiO2的紫外光光催化效应,扩展其光谱响应范围一直作为光催化领域研究的一个重要范畴。虽然通过对TiO2的体相改性和表面修饰等手段,能够在一定程度上实现它的可见光响应,而有关TiO2实际可用的环境净化材料却很有限,这是由于TiO2禁带宽度大、只能吸收紫外光、光生电子-空穴再复合率高、光催化活性较低等原因造成的。因此,很多的研究都致力于改变TiO2的电子性能,拓宽它的吸收光范围至可见光区域,灭提高它的光催化活性。具有许多光学特性的量子点(Quantum Dots, QDs),究全可以使TiO2对光的吸收带宽由紫外光红移到可见光区,达到了可见光照射催化之目的,大大提高其光电性能。但是,目前用QDs对纳米TiO2进行改性,主要应用于太阳能电池和光电极方面,QDs用于改性纳米TiO2作为光催化材料,降解有害物质及其生物效应研究的报道不多。本论文旨在探索不同类型的量子点用于改性纳米TiO2形成功能性复合物,研制出系列可见光诱导下的新型高性能的光催化材料。较全面地比较了CdSe、CdSe/ZnS和CdTe三种类型量子点改性的纳米TiO2的光催化性能及其对细菌代谢以及生物大分子(血清蛋白)活性等的影响。采用第一性原理,分子动力学和过渡态理论、光谱学、量热学、显微及微区分析等多种理论和实验方法,从纳米空间尺度上,对静态结构和动态过程进行深入的研究与分析。这在材料制备,光催化和生物应用领域,无论是方法和思路上都是一种突破性的创新,为新型高性能光催化材料的发展提供理论基础与支撑。本论文共分七章：第一章：本章对量子点及TiO2的性质、合成研究进展、制备及其改性方法、改性纳米TiO2的光催化降解有机物及抗菌原理、应用领域与现状,及其生物效应研究等方面做了较全面的介绍。第二章：采用温和的自组装的方法,合成了MPA修饰的CdTe量子点敏化的P25光催化剂。将该催化剂置于460-800 nm波长范围的光源下进行光催化活性的评价,发现该催化剂对孔雀石绿(MG)的光催化降解活性,较之参比TiO2和P25都有很大的提高。第三章：选择MPA-CdTe QDs作为掺杂剂,通过溶胶-凝胶法,制备CdTe QDs掺杂改性的纳米TiO2的光催化剂。在混合光下,该光催化剂对MG水溶液降解进行了研究,将CdTe QDs掺杂改性的纳米TiO2用于光催化降解MG取得了较好的效果。第四章：选用汕溶性CdSe QDs和水溶性核/壳结构的CdSe/ZnS QDs的量了点,用于掺杂改性纳米TiO2,通过对MG的降解灭评价其光催化活性,并与CdTe QDs改性的纳米TiO2进行对比。探讨了对于不同类型、不同结构的QDs在运用于纳米TiO2改性过程中各自发挥的作用及机理。第五章：近似生理条件下,采用共振光散射法(RLS),研究了QDs/TiO2复合物同HSA的相互作用,并对其影响因素作进一步探讨,分析二者相互作用的外源因素,判断它们的反应机理,从而了解纳米材料的生物相容性和安全性。通过同步荧光光谱、三维荧光光谱考察QDs/TiO2复合物对HSA二级结构的影响,这些变化可以提供QDs/TiO2复合物与蛋白质结合的可能机制。第六章：采用微量热法,研究了CdTe(QDs)/TiO2对E. coli的抑制作用,并结合纳米TiO2对E. coli的抑制作用进行了对比,结果CdTe(QDs)/TiO2的抗菌效果要比纳米TiO2抗菌效果好,表明量了点惨杂及量子点敏化之后的TiO2的表面结构的改变,是导致其抗菌效果要比纳米TiO2抗菌效果好的一个主要原因。根据E. coli在不同的CdTe(QDs)/TiO2浓度条件下的生长特征,可以得到一系列规律性的热动力学参数,从而进一步揭示微生物生长代谢过程的热动力学规律。第七章：考察了单质Se和Na2SeO3作为两种硒源掺杂改性的纳米TiO2,从而形成纳米TiO2复合物用作光催化剂,同时,分别利用亚氨基二乙酸和三乙醇胺2种不同水解抑制剂,对上述的两种硒源分别掺杂改性,制备了四种改性的纳米TiO2。通过光催化降解MG,评价四种不同体系而制备出的纳米TiO2的催化活性。发现掺杂Se含量在0.5-0.7%之间时,形成的四种改性的纳米TiO2的催化效果较好。