光催化技术是未来解决能源短缺和环境污染的理想绿色途径之一,然而光催化剂较低的太阳能转换效率成为其应用的最大瓶颈。太阳光捕获效率、光生电荷分离效率及表面氧化还原反应的电荷利用率是决定光催化剂太阳能转换效率的三要素。研究表明,当能带结构匹配的半导体材料形成Ⅱ型异质结时,界面处光生载流子的定向传输有利于提高光生电荷分离效率,然而单一异质结难以同时满足上述三要素。本论文拟通过喷雾组装方法构建二氧化钛基分散异质结微球,促进二氧化钛光催化剂的电荷分离和界面多电子转移过程、拓宽可见光响应范围,进而提高二氧化钛催化剂光催化氧化还原能力。具体工作如下:以预负载铂的三氧化钨超薄片层和二氧化钛(P25)纳米粒子为构建单元,通过喷雾热解法,一步组装成铂/三氧化钨/二氧化钛多异质结多孔微球。研究表明,这种有序排列的铂/三氧化钨/二氧化钛多异质结光催化剂,可以很好的提高光生载流子的分离效率,抑制电子空穴的复合。因此,该多异质结表现出较单一异质结更优异的光催化降解挥发性有机物的性能,反应速率常数分别是三氧化钨/二氧化钛,铂/二氧化钛异质结构的1.52和2.86倍。由于三氧化钨超薄片层的极高结晶度,铂负载量低至0.04%时仍能提升二氧化钛光催化活性。以P25纳米粒子及磷钨酸(PW12)溶液为前驱体,喷雾热解法制备了表面修饰磷钨酸的二氧化钛多孔微球光催化剂。研究发现,由于磷钨酸分子在二氧化钛表面的均匀分散,负载量低于5%时可在二氧化钛表面形成超薄界面,提高了二氧化钦的费米能级,提高了二氧化钛光生电子向表面迁移的能力,并且诱导了二氧化钛表面的多电子转移过程。同时,磷钨酸的表面修饰增加了二氧化钛表面的羟基氧含量,从而提高了催化剂表面的二氧化碳吸附能。通过光催化还原二氧化碳的反应活性来考察磷钨酸/二氧化钛的催化性能,发现负载重量比为5%的磷钨酸/二氧化钛光还原二氧化碳生成甲烷的活性可达5μl/g/h,而这得益于超薄磷钨酸/二氧化钛界面更有利于多电子转移过程以及对二氧化碳的吸附。以富含氧缺陷的B相二氧化钛纳米粒子和氯金酸水溶液为前驱体,通过喷雾热解法同步实现了锐钛矿-B相二氧化钛异质结的生长及金在二氧化钛表面的沉积,从而组装了(锐钛矿-B相二氧化钛)/金多异质结多孔微球,并系统研究了喷雾温度及金负载量对光催化氧化一氧化碳活性的影响。研究表明,低温喷雾热解利于金纳米颗粒在二氧化钛表面的均匀分散;二氧化钛纳米粒子的氧缺陷及金的等离子体吸收显著拓宽了二氧化钛可见光响应范围,锐钛矿-B相二氧化钛异质结及金/二氧化钛异质结协同降低了光生载流子复合几率。制备得到的多异质结在可见光下光催化氧化一氧化碳的活性是单纯的氧缺陷型B相二氧化钛活性的1.67倍。