半导体光催化氧化技术在处理能源危机和环境污染问题方面有非常重要的应用。 选取石墨烯对水热法制备的Zn2SnO4进行改性。 通过透射电镜(TEM)观察其形貌特征, 通过X射线衍射(XRD)、 红外光谱(FTIR)、 拉曼光谱(Raman)以及X射线光电子能谱(XPS)分析其结构和组成。 采用紫外-可见光分光光度计检测石墨烯/Zn2SnO4催化降解亚甲基蓝(MB)性能。 通过添加自由基捕获剂的光催化实验、 电子顺磁共振谱和荧光光谱检测分析石墨烯/Zn2SnO4降解MB的光催化机理。 通过光催化重复性实验对石墨烯/Zn2SnO4的稳定性进行评估。 结果表明: 加入石墨烯不会对Zn2SnO4的结构形貌产生较大影响； 当氧化石墨烯(GO)添加量为4 Wt%时, 石墨烯/Zn2SnO4的光催化活性最高的； 光催化过程中·OH是主要的活性物质, 存在·OH间接氧化有机污染物的机制。

采用离子液体辅助水热法制备锡酸锌, 考察了溶液pH值、 水热反应时间及水热反应温度对锡酸锌晶体结构、 形貌及光催化性能的影响。 采用X射线衍射(XRD)确定锡酸锌的晶体结构、 结晶水平及相的纯净程度; 透射电子显微镜(TEM)用来分析制得的锡酸锌的形貌; 通过在紫外光照射下光催化降解亚甲基蓝进行锡酸锌的光催化性能研究, 结果表明: 溶液pH值为9、 水热反应温度为220 ℃、 水热反应时间为32 h制得的锡酸锌对亚甲基蓝有最高的光催化降解活性。 对锡酸锌降解亚甲基蓝的光催化机理探究表明: 锡酸锌光催化活性的差异主要归因于缺陷, 缺陷往往成为电子-空穴复合中心, 导致光催化活性不高; 羟基自由基是光催化反应的主要活性物种。

四氨基钴酞菁是一种很有前途的可见光催化剂, 为丰富和完整该物质结构性质及反应活性的理论体系, 尤其是其光谱性质的量子化学研究, 利用量子化学计算模拟和实验研究相结合的方式对四氨基钴酞菁的紫外-可见光谱进行了比对研究。 通过实验证明, 四氨基钴酞菁的二甲基甲酰胺(DMF)溶液在324.98和709.94 nm处出现两个明显的吸收峰。 在密度泛函法的B3LYP/3-21G*水平上, 采用含时密度泛函（time-dependent density functional theory, TD-DFT）方法模拟四氨基钴酞菁的紫外-可见吸收光谱显示, 得到了两个吸收谱带分别在321.41和709.92 nm处, 与实验值基本吻合, 证明密度泛函理论在四氨基钴酞菁的量子化学理论研究是有效可靠的。 通过量子计算还确定了每个吸收峰中各个电子跃迁的贡献率: 在326.22 nm处的吸收主要是电子从轨道152到163 LUMO的跃迁； 在314.42 nm处的吸收主要是电子从轨道149到164 LUMO+1的跃迁； 在747.57 nm处的吸收主要是电子从轨道162 HOMO到163 LUMO的跃迁； 在676.01 nm处的吸收主要是电子从轨道162 HOMO到164 LUMO+1的跃迁。 这些模拟数据对实验研究提供了极大的理论补充, 四氨基钴酞菁的紫外-可见光谱量子化学研究对后续实验指导及应用有十分重要的理论意义。

壳聚糖(CTS)具有活性基团氨基和羟基, 可用作吸附剂。 在酸性介质中其氨基容易质子化形成氨基正离子, 具有吸附阴离子的能力, 同时也导致吸附剂的溶解流失； 进行交联处理可提高吸附剂的酸稳定性, 但也导致吸附性能的下降。 因此可进行氨基保护后进行交联以改善其酸溶液稳定性, 再脱去氨基保护剂进行质子化处理以获得较好的对阴离子的吸附性能。 以甲醛为氨基保护剂, 戊二醛为交联剂, 通过反相悬浮法制得交联壳聚糖(CCTS), 对其进行质子化制得质子化改性壳聚糖吸附剂(P-CCTS), 并首次将该吸附剂用于处理水溶液中的硫酸根离子。 通过静态吸附实验, 考察了质子化改性壳聚糖对硫酸根的吸附性能； 利用X射线能谱元素分析(EDS)和红外光谱分析(FTIR)对该吸附剂的制备以及对硫酸根离子的吸附过程进行了表征, 探索了交联反应和吸附反应的发生机理。 实验结果表明: 质子化改性壳聚糖吸附剂与交联壳聚糖相比, 其对硫酸根离子的吸附性能提高了约10倍； 甲醛、 戊二醛的醛基与壳聚糖的交联反应主要发生在的氨基(—NH2)和部分一级羟基(C6—OH)上； 质子化过程中交联壳聚糖的氨基与质子化剂形成了氯化壳聚糖氨盐； 对硫酸根离子的吸附则主要是质子化氨基上氯离子与硫酸根离子的交换作用。

四氨基钴酞菁作为一种很有前途的光敏剂, 其光谱研究具有十分重要的意义。 以密度泛函的B3LYP/3-21G*方法对四氨基钴酞菁的四种构型进行结构优化, 计算出最稳定结构的能量, 并模拟计算四氨基钴酞菁的红外光谱, 模拟得出的红外光谱与实验所得的振动带有很好的拟合性。