完成单位：中国石油大学（北京），清华大学化学系

完成人：王雅君，姜桂元，朱永法，赵震，徐春明，李宇明，崔国庆

成果简介：

光催化技术可利用太阳能降解环境污染物、制备清洁燃料和化学品，是能源与环境领域的研究前沿。针对当前光催化材料活性低、矿化度差、可见光利用率低等关键科学问题，本项目通过表界面调控建立了提高光催化活性的新方法，并以表界面分析方法（X射线光电子能谱、原位X射线光电子能谱、红外光谱、原位红外光谱等）为主要研究手段，对光催化材料性能提高的机理进行系统、深入研究，取得了系列创新成果：提出共轭π分子表面杂化作用机制，建立提升光催化活性及光利用效率的新方法；发展精确调控界面电荷的新策略，为提高光催化活性提供新思路；综合运用光催化协同的减污降碳技术，构建高效经济的耦合净化技术。本项目研制的系列光催化产品已应用于多个环境污染物净化场景，取得了优异效果。在Energy Environ. Sci., Adv. Mater., Appl. Catal. B-Environ., J. Mater. Chem. A 等本领域高水平期刊上发表论文33篇，7篇论文入选ESI高被引论文，论文总引用4284次，单篇论文最高引用884次。授权发明专利7项，为开发高能效高活性的新型可见光催化剂提供了理论基础和技术支撑。

创新点及科学价值：

（1）提出共轭π分子表面杂化作用机制，建立提升光催化活性及光利用效率的新方法。

（2）发展精确调控界面电荷的新策略，为提高光催化活性提供新思路。

（3）综合运用光催化协同的减污降碳技术，构建高效经济的耦合净化技术。

社会经济效益：

光催化效率低和可见光利用率低的问题是光催化技术在实际应用中所面临的巨大挑战，本项目通过表面杂化和界面电荷调控，研制出了石墨/TiO₂、C₃N₄/ZnO、C₃N₄/Bi₂WO₆等杂化光催化剂，授权发明专利7项。建立了制备高活性高能效可见光响应光催化材料的新方法，揭示了光催化剂组成与结构的协同调控机理，有效提高了异质结光催化剂的光催化降解性能。将光催化技术与高级氧化技术耦合，为开展光催化产业化应用开辟了新方向。在固废资源化二次污染控制、工业废气废水处理、室内空气净化等多个方面得到了应用，取得优异的实用效果。

应用前景：

本项目为开发高能效高活性的新型可见光催化剂提供了理论基础和技术支撑。产品可进一步应用于新风系统、河道治理、工业废气处理等领域，推动光催化环境净化产业的发展。