羧基桥联物质对染料敏化TiO2 光催化性能的调控机制及构效关系研究

针对染料敏化TiO2 光催化剂中桥联物质筛选缺乏理论指导的问题，研究人员系统研究了含羧基/羟基苯环衍生物的桥联作用机制。通过降解难生物降解污染物吲哚的实验及表征分析，发现间位羟基苯甲酸能最优调控电子转移路径，为设计高效复合光催化剂提供了新思路。

　　

在环境治理领域，染料敏化TiO₂
光催化技术因其可见光响应特性备受关注，但染料与TiO₂
间的电子传输效率低下始终是瓶颈。尽管桥联物质能优化两者界面作用，现有研究却缺乏对物质结构与性能关系的系统解析。内蒙古高校的研究团队在《Dyes and Pigments》发表的研究，首次揭示了苯环取代基位置与链长对光催化性能的调控规律。

研究采用可见光催化降解实验结合SEM、紫外可见光谱等技术，以五种羧基/羟基苯衍生物为桥联物质构建MCPP染料-TiO₂
复合体系。通过对比邻/间/对位取代及不同碳链长度的桥联物质，发现间位羟基苯甲酸使染料LUMO能级与TiO₂
导带形成最佳匹配，而链长增加会导致电子转移阻力上升。

Morphological characteristics
SEM显示所有催化剂均形成纳米球聚集体，其中对羟基苯乙酸桥联的MCPP-PB-TiO₂
粒径最大（198.6 nm），间位取代的MCPP-MB-TiO₂
分散性最优。

Optical properties
紫外漫反射表明桥联物质将光吸收边红移至500-600 nm，MCPP-MB-TiO₂
的带隙最窄（2.25 eV），证实间位取代增强可见光捕获能力。

Photocatalytic performance
在吲哚降解实验中，MCPP-MB-TiO₂
的降解率（94.8%）显著高于其他组，其表观速率常数是对位取代的1.7倍。电化学测试证实该组电荷转移电阻最低（412 Ω）。

结论与意义
该研究阐明苯环取代基位置通过改变电子云分布影响界面电荷传输，而链长增加会削弱电子隧穿效应。间位羟基苯甲酸的优化添加量（0.5 mmol）使染料与TiO₂
形成理想电子通道，为设计"染料-桥联物-半导体"三元体系提供了分子工程策略。成果对难降解污染物治理及光催化材料理性设计具有重要指导价值。