中文摘要：

将先进的多孔金属氧化物半导体薄膜基光催化技术与平面型二极管相结合，研究不同孔径、不同薄膜厚度、不同电极构型、不同电压情况下光催化二极管对挥发性有机污染物的降解作用；探讨不同光催化反应体系中器件的失活和再生机制；揭示光催化二极管的制备和操作参数对其电荷分离和迁移的作用机制；研发高效、节能、工艺简单、长寿命和可实用化的光催化二极管器件。本课题首次将半导体器件结构引入光催化过程，为挥发性有机污染物的快速深度矿化、研究光催化过程中电荷分离、传输机理以及失活再生等问题的有效解决提供了极大的可操作性；为进一步提高薄膜基光催化剂的效率和技术实用化提供了新的平台和视角。相关产品具有独立知识产权和广阔的应用前景，尤其适用于室内和小环境中的空气净化。

结论摘要：

探索气固相光催化反应机理对于发展半导体氧化物纳米粒子基光催化技术是十分重要的。光物理过程是评价和描述光催化反应的基础，但是由于缺乏有效的实验手段，长期以来未能得到很好的研究。本项目中，我们发明了一种平面型、全固态光电催化器件，在此基础上研究了甲醛在TiO2薄膜、TiO2/SnO2复合薄膜、SnO2薄膜上的光降解行为，在国际上首次发现在甲醛和催化剂间存在着重要的能量粒子交换过程，极大的完善了对光催化反应机理的理解，为进一步发展光催化技术奠定了坚实的基础。主要工作如下1、观察了HCHO+TiO2 体系的光物理过程，发现了HCHO对光生电子的贡献与TiO2相当，空气条件下1000V/m的电场强度可以使TiO2的光催化效率提高16.3倍，展示了全固态光电催化器件的应用潜质；2、观察了TiO2/SnO2薄膜的光物理过程，指出界面处光诱导电场对激子分离有显著的促进作用，正确阐述了催化剂的工作原理；3、观察了HCHO+SnO2体系的光物理过程，发现HCHO能够有效地猝灭SnO2中的光生激子，从实验上指出要建立一个高效率的光催化反应，催化剂的吸收带宽不应高于待降解污染物。