内蒙古工业大学研究生科技成果系列报道（三）

TiO₂光催化是当前国际催化科学领域的一大研究热点。利用光催化技术可以在常温、常压下，实现有机污染物降解、光解水制氢、CO₂光催化还原等常规条件下难以进行的化学反应，特别是TiO₂可以利用太阳能直接驱动催化反应过程，因此在环境污染治理、可再生能源、以及光化学合成等领域得到了广泛地研究，并展示出光明的应用前景。然而，TiO₂的禁带较宽，导致其光响应范围集中在紫外区域，而到达地表的太阳光中紫外成分只占3～5%左右，这严重限制了TiO₂光催化对太阳能的高效利用。此外，TiO₂的光生载流子复合率较高导致其量子效率较低。

近期，我校化工学院化学工程与技术学科张前程教授课题组在拓展TiO₂光响应范围以及提升光催化量子效率方面取得了系列重要进展。研究创造性地采用微氧炭化方法对TiO₂进行原位碳掺杂，使碳组分均匀分布在晶格间隙中。该碳组分引入的杂能级可以有效缩减TiO₂禁带宽度并拓展其可见光响应范围。在后续研究中，又进一步在碳掺杂组分中引入羧基螯合结构，再次显著缩减了禁带宽度，成功地将TiO₂光响应范围扩展到600nm以上的橙色光区域。同时，带有羧基配体的碳物种还显著降低了光生载流子的复合提升了量子效率，所获得的系列光催化剂在可见光催化降解酚类污染物的反应中展示出较高的降解效率。

上述研究成果由张前程教授指导的博士研究生刘聚明和硕士研究生马雨威分别发表在Chemical Communications、Applied Catalysis B: Environmental以及Catalysis Communications等学术期刊上：

[1] Liu J, Zhang Q, Yang J, et al. Facile synthesis of carbon-doped mesoporous anatase TiO₂for the enhanced visible-light driven photocatalysis[J].Chemical Communications, 2014, 50(90): 13971-13974.（化学1区Top；影响因子：6.567；被引次数：36）

[2] Liu J, Han L, An N, et al. Enhanced visible-light photocatalytic activity of carbonate-doped anatase TiO₂based on the electron-withdrawing bidentate carboxylate linkage[J].Applied Catalysis B: Environmental, 2017, 202: 642-652.（环境科学与生态学1区Top；影响因子：8.328）

[3] Ma Y, Han L, Ma H, et al. Improving the visible-light photocatalytic activity of interstitial carbon-doped TiO₂with electron-withdrawing bidentate carboxylate ligands[J].Catalysis Communications, 2017, 95: 1-5.

张前程教授课题组多年来一直致力于光催化技术的应用基础研究，在该领域先后承担了多项国家级、自治区级科研项目。上述研究工作得到了内蒙古工业催化重点实验室的大力支持，以及国家自然科学基金（NO. 20966006）、以及内蒙古自治区高校创新研究团队计划（NMGIRT-A1603）的大力资助。

张前程教授简介