基于第一性原理的密度泛函理论(DFT)，研究了羟基化SiO₂(001)晶面负载Co_n(n是钴原子的数目，n=1~6)材料[Co_n/SiO₂(001)]的结构、电子性质和CO反应活性，其中n=1时代表Co单原子，n=2~6时代表n个Co原子组成的Co_n团簇。结果显示，Co₅/SiO₂(001)的结合能(E_{b-Co5/SiO2(001)})最高为1.88 eV，表明Co₅团簇负载在SiO₂(001)晶面上最稳定。在Co_n/SiO₂(001)结构中，E_{b-Con/SiO2(001)}与平均Bader电荷(Q_ave-Bader)之间呈现出线性关系(y=0.11x-0.23)，随着Co_n团簇向SiO₂载体转移的Q_ave-Bader值增大，E_{b-Con/SiO2(001)}增强，结构稳定性提高。随着Co_n团簇的增大，d带中心能量逐渐远离费米能级，其中Co₅/SiO₂(001)的d带中心能量最低为-0.96 eV。在Co₃/SiO₂(001)催化剂上，CO活化的最佳路径为CO*+H*→CHO*→CH*+O*，有效能垒为2.39 eV；Co₅/SiO₂(001)的最佳路径为CO*→C*+O*，有效能垒为1.19 eV；Co₅团簇的最佳路径为CO*+H*→CHO*→CH*+O*，有效能垒为2.72 eV。这说明Co₅团簇负载在SiO₂(001)晶面上更有利于CO活化。通过差分电荷和晶体轨道哈密顿布居(COHP)分析可得，在Co₃/SiO₂(001)-CO、Co₅/SiO₂(001)-CO和Co₅-CO结构中，Co向C转移的电子数分别为0.20、0.15和0.24，Co—C键的集成COHP(ICOHP)值分别为-1.46、-0.91和-1.70 eV。在Co₅-CO和Co₃/SiO₂(001)-CO中，C与Co的相互作用强于Co₅/SiO₂(001)-CO，这种强相互作用不利于CO的活化。

采用原位溶剂热法合成了氮空位g-C₃N₄(NVCN)、Ti₃C₂T_x(TCT)、W₁₈O₄₉(WO)三者复合的CN/TCT/WO异质结材料，并对其物相组成、微观结构、光学和光电化学性质及光催化降解性能进行表征。CN/TCT/WO异质结因缺陷的表面等离激元共振效应表现出全太阳光谱吸收特性。此外，多级异质界面的形成及缺陷的局域电磁场增强效应提高了材料光生电子-空穴对的分离效率并延长了其寿命。Ⅱ型异质结以TCT为电子媒介转变为Z型异质结，提高了表面氧化还原反应的驱动力。最优的异质结在可见光照射40 min、近红外光照射180 min时，对四环素的矿化效率分别达到82.9%和72.3%，同时可以分解和矿化环丙沙星、氧氟沙星、诺氟沙星和甲硝唑等抗生素。循环实验结果证实了该异质结材料具有良好的结构稳定性和可重复使用性。