近年来，随着材料制备技术的创新及纳米、超导、智能、生物和能源等新型功能材料的不断涌现，材料科学的研究向着高效率、智能化和多功能化的方向发展，形成了纳米材料、铁电压电材料、光电材料、光催化材料等新兴学科。纳米半导体氧化物具有光学非线性响应、光致电致发光、光电催化、光电转换和光致电变色等特性，是一类性能优异的光电功能材料，在信息处理、能源开发和环境治理等科学研究中具有广泛的应用前景。由南开大学承担的天津市自然科学基金项目“双相掺杂高活性纳米TiO2可见光催化剂制备的研究”（043612411），为设计、构建和研制高效率、高性能、智能化和多功能化光电材料开辟了新的方向。该项目采用溶胶-凝胶和PCVD等制备方法以及掺杂调控技术，研制出新型结构的高活性纳米TiO2-N/WO3可见光催化剂；研制出纳米Ti(1-x)ZrxO2固溶体催化剂、不同表面性质的TiO2纳米膜催化剂以及纳米TiO2和有机染料复合膜；分别研究了光催化活性机理、表面化学物种的能级结构对光催化活性的影响和异质界面光电转换机理。纳米TiO2-N/WO3可见光催化剂不但提高了TiO2催化剂可见光利用率，而且增加了催化剂表面光生电荷的分离，加快了光生电荷的传递过程，加强了表面吸附能力，从而导致了催化剂的紫外、可见光催化活性提高，为研制高效催化剂开辟了新的方向。目前，该研究已解决催化剂的失活、致活和固定化问题。下一步课题组将研究利用该催化剂，结合先进的电子器件，开发高性能和高效率的“光催化环保新产品”，为光催化治理环境污染技术的开发应用和产业化提供有价值的科研成果。该项目已在Journal of Physical Chemistry B、Colloids and Surfaces A、Journal of Solid State Chemistry、《化学学报》、《高等学校化学学报》和《中国化学》等国内外核心期刊上发表文章7篇。

（南开大学物理学院 曹亚安）