卟啉分子广泛存在于自然界中,有―生命的染料‖之称,是组成叶绿素、血红蛋白等生物大分子的重要有机化合物。因其具有刚性的π-π平面共轭结构和在可见光范围的强烈吸收以及发射等卓越的光电性质,使其在发生光合作用的场所—叶绿体内充任原初电子参与多步反应过程的重要角色。科学源于自然,自然界中的色素分子是进行太阳光诱导电子转移和能量转移的核心,而卟啉与这些分子有着不可分割的亲属关系,它及其衍生物拥有无与伦比的电子、光学、催化和生物化学性能,是一个很有前途的有机半导体材料。近几年,太阳能转换及光催化的综合性和灵活性的平台需要迅速发展,合理设计高效、稳定的光捕获体是必然要求,因此构建高效光捕获性能的卟啉基纳米复合材料,研究其内部的光捕获电子转移及电荷分离等效率成为近年来的研究热点。本文即以卟啉分子为核心,从卟啉聚集体、金属卟啉配体配位作用、不同金属卟啉性能研究三方面出发,以碳基材料、贵金属及二氧化钛纳米线为辅助,着眼于构建高效光捕获系统,结合紫外可见光源和扫描电化学显微镜（Scanning Electrochemical Microscope）联用技术（UV-vis/SECM）平台,从微界面动力学的角度进行卟啉基纳米复合材料光电性能的深入探究,本工作主要有以下三个方面,具体研究内容如下:1、对形态依赖性TCPP-AGG/RGO/Pt纳米复合材料增强光催化活性研究的新认识。卟啉自组装聚集体被认为是设计人造光捕获系统强有吸引力的候选者。这里,通过表面活性剂辅助的自组装反应,meso位取代的（4-羧基苯基）卟啉（TCPP）被可控地制备成0D（球状）,1D（棒状）和2D（片状）的卟啉聚集体,进一步合成三元仿生体系（形貌依赖型的TCPP-AGG/RGO/Pt复合材料）。用原子力显微镜（AFM）和扫描电镜（SEM）、以及光谱技术对复合体材料的形成进行了表征。使用自建的UV-vis/SECM平台记录特定区域的SECM逼近曲线,通过拟合给出异相光电子传输速率（keff）。结果表明,在可见光照射下,棒状-TCPP-AGG/RGO/Pt复合材料具有更高的光催化效率,动力学速率为8.624×10-2 cm s-1,其最大keff值在激发波长为469nm处。光催化降解污染物（甲基橙）也证明了这一点。表明一维纳米结构更有利于光电子的定向迁移,从而提高光生电子和空穴的分离和传输效率。因此,调节卟啉聚集体的形态为高效率的太阳能转换系统设计开辟了一条有吸引力的路线。2、超分子光捕获体:表面改性的TiO₂ NR通过金属配体配位作用固定敏化剂的制备及其光电化学性能的研究我们设计了一种新颖,简便的策略来构建超分子光捕获体:通过锌卟啉的中心金属离子与经表面改性的载体TiO₂ NR上的咪唑基进行轴向配位,形成负载型配合物。我们选用锚定基团为4-羧苯基咪唑,它很大程度上遵循着特定的锌卟啉金属-配体结合常数,因此表面改性的TiO₂ NR通过选取4-羧苯基咪唑作为锚定基团,通过配位作用连接锌卟啉大分子和TiO₂ NR（MP/TiO₂ NR）。通过SEM、XRD、UV-vis和DRS等对材料进行了形貌及结构表征,之后通过i-t curve和LSV对复合材料进行了光电化学宏观性能的表征,金属卟啉通过配位络合作用轴向结合到TiO₂纳米线表面的光激发电子注入和电子转移动力学使用扫描电化学显微镜（SECM）进行研究。所选择的金属卟啉是基于低成本的大分子锌卟啉合成的中间产物,主要是含有不同官能团两组锌卟啉大分子。所用的金属卟啉覆盖不同的吸收光谱范围,接着通过对它们的电化学性质研究,发现其能级均低于TiO₂导带边缘,更有利于光诱导能量和电子转移,对它的研究在光催化、光伏器件、分子识别等其他新兴领域有巨大的应用价值。3、N/Si共掺杂的TiO₂ NR/MTCPPs的界面光诱导电子转移行为的研究金属卟啉（MTCPPs）作为一类与生命过程密切相关的分子。因此研究不同配位金属离子对光、电等物理化学性质的影响有助于人们理解卟啉天然化合物在生物体内的生物活性及作用机理。通过N/Si共掺杂方法对单晶TiO₂ NR进行化学改性,提高可见光下光电化学（PEC）活性,高效的光捕获系统设计是进一步将MTCPPs敏化在N/Si共掺杂TiO₂ NR导电基底上。用传统电化学方法结合原位、实时的UV-vis/SECM技术研究了MTCPPs（M=Fe,Co,Ni）敏化的N/Si共掺杂二氧化钛纳米线光照下与I3-/I-之间发生电子转移行为的反应,发现金属卟啉敏化的N/Si共掺杂TiO₂ NR具有优异的光诱导电子转移动力学,并且还发现金属卟啉核中不同金属离子控制的界面光诱导电子转移行为是不同的,该结果显示了N/Si共掺杂TiO₂NR/MTCPPs界面光诱导电子转移行为进一步受卟啉核中过渡金属离子的控制。