中文摘要：

本项目拟研究利用云南滇池藻类为模板制备出具有多级仿生结构和特殊性能的TiO2基质材料的技术和原理；突破太阳光催化产氢催化剂的传统方法合成局限。并将TiO2基质表面贵金属敏化后，用于可见光催化分解水产氢体系中，考察其光催化产氢性能；旨在揭示藻类模板与TiO2基质的结构、形貌、组成及其光催化性之间的关系,并进一步阐明其光催化作用机理。为新型高效稳定的可见光TiO2基催化剂研制及其光催化机理研究提供理论基础和科学依据，为太阳能光催化产氢提供新的技术路线和原理。为云南滇池水生生物的利用提供新思路。

结论摘要：

本项目以云南滇池富有的藻类植物为模板，通过复制其形貌、组织结构获得具有多级仿生结构和特殊性能的光催化剂。研究模板与催化剂的结构、形貌等特征及其光催化活性间的关系，揭示影响光催化作用的重要因素及其机理。重点以云南滇池硅藻、蓝藻、黑藻等藻类植物的茎、叶组织及其浸泡液为模板、同时以其它生物如橡胶乳、菠菜叶浸泡液等为模板制备了介孔TiO2、CdS、ZnIn2S4等多级结构材料；对上述材料以XRD、SEM、TEM、N2吸附-脱附等技术表征，确定其结构、组成及形态等特征；并对其光催化分解水制氢活性以及对染料、苯酚的光降解进行了研究。结果表明模板的使用对光催化剂的结晶度、形貌、活性有很大影响。所制备的TiO2、硫化物均能成功地复制各种生物显微组织结构，说明所开发的方法是一种稳定可靠的生物模板光催化剂合成方法。光催化制氢活性评价显示以生物组织模板如蓝藻、黑藻和山药液制备的催化剂产氢性能都比无模板制备的催化剂性能要好；活性最好的模板是蓝藻，其次是黑藻、山药液。而单独以黑藻的茎、叶为模板所制ZnIn2S4的光催化活性并不好。蓝藻、黑藻浸泡液模板制备的ZnIn2S4、CdS的活性要好于藻类组织模板制备的，这可能与催化剂的形貌、结晶度有很大关系。相比之下，蓝藻及其浸泡液模板制备的催化剂光催化活性较好可能源于蓝藻较规则的球形形貌。以橡胶乳模板所制TiO2 经载Pt后7 h的光催化产氢量为22 mmol/g，在文献所报道的产氢量中是比较高的。此外，金属有机骨架化合物（metal-organic frameworks，MOFs）因具有高比表面积，规则的孔道结构，可调的孔径和易功能化等特点而最近被受到普遍关注，本项目还拓展至系列MOF基材料，并与光催化产氢紧密结合，MOF基材料负载CdS或用染料敏化后，光催化分解水制氢活性明显提高。本项目现已发表5篇论文，其中4篇SCI收录（有1篇影响因子大于6），1篇EI收录。在Elsevier出版社出版专著1章，会议论文11篇（国际催化大会2篇，国内Keynote报告1篇），申请专利1项；审稿中论文2篇，撰写中3篇。这些成果为藻类植物模板合成新型高效稳定的可见光产氢催化剂研制及其机理研究提供了理论基础和科学依据。