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光合作用是指生物利用叶绿体吸收光能,将二氧化碳和水转化成有机物,同时释放出氧气的过程。其中,光系统Ⅱ(PSⅡ)在这个复杂体系中扮演重要角色,是吸收光能、分离电荷以及转移电子等过程的作用单位。受到自然界光系统Ⅱ的捕光释氧原理启发,国内外科研工作者设计了各种捕光催化材料。例如,色素-半导体复合材料和色素-蛋白质组装的超分子等。但是上述复合物体系的构建多需层层组装来实现,存在体系设计复杂、材料制备繁琐等问题,制备过程尚有待优化。因此,在大量国内外研究报道基础上,本文提出了构筑捕光释氧材料的新思路,制备了两种不同的叶绿素/TiO2复合物,并研究了材料的捕光释氧性能。本工作主要内容具体如下:(1)基于离体叶绿体与二氧化钛之间的弱相互作用制备叶绿体/TiO2复合涂层材料,并且研究了材料的捕光释氧性能。借助SEM、TEM测试技术表示提取的离体叶绿体结构完整、具有较好的单分散性;复合涂层的EDS元素分布图表明TiO2纳米粒子均匀地分散于叶绿体表面,说明二者之间达到良好的复合效果;Zeta电位仪分析表明复合体系中叶绿体与Ti02纳米粒子具有弱相互作用;UV-vis光谱分析和光纤氧含量传感器监测的结果证实了复合材料具备一定的捕光释氧性能。(2)利用协同组装法制备叶绿素-有机钛复合脂质体,并研究了组装机理和材料的捕光释氧性能。首先,疏水性有机钛源TBOT限域到磷脂双层疏水区,继而将叶绿素分子嵌入磷脂膜中,结合溶胶-凝胶法原位沉积得到Ti-O-Ti壳层,从而实现材料中三组分的有效复合。SEM、TEM、DLS表征方法显示复合脂质体结构完整、呈现椭球状,大小均一且分散性较好;借助EDS、TGA、XRD以及表面张力仪等技术手段直接或间接地证实了复合脂质体中Ti02壳层的生成。借助荧光分光光度计测试叶绿素在不同极性介质中的最大发射峰位置,推断出叶绿素分子嵌入到磷脂双分子层中。采用分子膜压分析叶绿素/TBOT/磷脂单分子层,以及循环伏安法分析叶绿素/TBOT/磷脂双分子层,实验结果一致表明,复合脂质体在形成过程中,叶绿素分子与磷脂分子协同组装在双层膜上,TBOT在脂质/水界面进行水解-缩合形成TiO2壳层。分析不同组分复合脂质体的电化学性质得出复合体系中叶绿素分子的组装会增加磷脂双层的流动性,Ti-O-Ti网格的生成则会增加膜的刚性,降低分子侧向流动性。UV-vis光谱分析和Clark氧电极测试的结果表明复合脂质体具有一定的捕光释氧性能。