TiO2光催化是一种非常重要的高级氧化技术，在空气净化、表面自清洁、表面杀菌、污水处理等领域，TiO2的应用引起了人们广泛的兴趣。但是对于光催化的基础研究，有很多问题并没有完全弄清楚。在光催化氧化还原反应中除了电子转移外还经常涉及质子的得失，然而对于质子（尤其是水中的质子）的传递过程究竟如何影响光催化反应这一关键机理问题目前仍不清楚。本论文分别使用P25、金红石及锐钛矿型TiO2作为光催化剂，系统地研究了苯乙酮的光催化还原过程的H/D动力学同位素效应(KIE)，着重考察了H2O中的质子对反应的影响，研究结果表明质子传递过在光催化反应中起着非常重要作用。并且还发现KIE受不同TiO2晶型影响更大，锐钛矿体系中苯乙酮的光催化还原表现出非常小的KIE，而相同条件下金红石上却有着巨大的KIE效应。除此之外，通过对锐钛矿型TiO2进行表面改性，发现zeta电位能够影响KIE大小。主要研究结果为:　　1)采用动力学同位素效应的方法，研究了P25 TiO2光催化苯乙酮的还原反应，发现反应驱动力ΔG和KIE呈现负相关性这一规律，ΔG绝对值越小，KIE越大，反之亦然，表明驱动力ΔG可以严重影响光催化反应中的质子耦合电子转移过程。H2O的加入使得KIE变大，这是由于水的加入会使TiO2平带电位下降。水对KIE增强效应表明H2O通过水桥的形式发生质子转移，从而为我们理解H2O在质子耦合电子转移过程中所起的作用提供了有效帮助。　　2)通过动力学同位素效应的方法，对比研究了金红石型TiO2和锐钛矿型TiO2催化苯乙酮的还原反应，发现锐钛矿没有KIE，而相同条件下金红石却展现出巨大的KIE效应。在此现象的基础上，我们揭示了在金红石表面电子/质子转移至不同的受体，即多点位协同电子-质子转移过程(multi-site concerted electronproton transfer, MS-EPT);而在锐钛矿体系的光催化还原并没有表现出这些特性。这些结果充分表明金属氧化物表面质子-电子转移机理的多样性，以及转移路径与本征表面的性质密切联系。　　3)以锐钛矿型TiO2作为催化剂，纯CH3OH作为溶剂，六溴苯还原这一模型反应作为研究对象，采用溶剂动力学同位素效应方法，通过450℃分别在空气、H2/Ar混合气中高温处理，发现H2/Ar混合气中处理时间越长，KIE越大，而空气中处理时间越长，KIE越小，接下来进一步对机理展开探讨，发现KIE与TiO2的zeta电位有关，TiO2的zeta电位越正，KIE越大，zeta电位越负，KIE越小，这一研究为进一步探究光催化脱卤反应机理奠定了基础。