TiO2光催化是一种典型的高级氧化技术,能有效降解大部分有机污染物,因而在过去的30年里一直受到广泛的关注。芳香类化合物作为一大类有机污染物,并常被用作研究光催化反应机理以及表征光催化剂活性的目标底物。在芳香类化合物的降解过程中,羟基化产物常作为主要中间产物检出。羟基化反应是芳香类化合物光催化氧化过程的起始步骤,甚至在一定程度上决定了光催化降解的效率。但是,目前光催化羟基化反应的相关机理还不是很清楚。因此,研究芳香类化合物在TiO2光催化体系中的羟基化反应机理,具有非常重要的意义。　　 本论文利用同位素标记以及理论计算等方法对芳香类化合物在TiO2光催化体系中的羟基化反应做了详细研究。主要分析所上羟基中氧原子的来源和反应途径,以及反应条件对羟基化产物的位置异构的影响。主要研究进展有:　　 1.利用同位素标记方法考察芳香类化合物的光催化羟基化反应。主要研究反应条件对羟基氧来源的影响,以及各种活性物种所起的作用。实验结果显示,价带空穴和导带电子均可引发羟基化反应。在由空穴引发的羟基化反应中,所上羟基氧原子主要来源于溶剂H2O。而在由导带电子引发的反应中,羟基氧原子主要来源于O2,该过程主要涉及O2被导带电子还原形成H2O2并进一步还原形成·OH,该·OH与底物反应使O2中氧原子最终进入到产物羟基中。这条由导带电子引发的羟基化途径在之前的研究中一直被忽略,而我们的研究显示,此途径所占比例可以和空穴引发的羟基化过程相当。另外我们的研究也显示TiO2表面和均相溶液中进行的光催化反应具有不同的羟基氧来源。　　 2.研究芳香类化合物的光催化羟基化反应中不同位置羟基化的产物的生成比例。实验发现O2分压以及底物浓度均会影响羟基化产物的生成比例。理论计算显示该现象与羟基加和自由基(羟基化反应中的主要中间物)还原的难易程度有关。因此我们提出导带电子对羟基加和自由基的选择性还原机理解释反应条件对羟基化产物生成比例的影响,并通过同位素标记方法对该机理进行了验证。