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氨气(NH3)是室内和大气中的重要污染气体，严重危害人体健康和环境，因此研究氨气净化技术具有重要意义。光催化氧化方法是已被报道的一种有效净化NH3的手段，具有在室温和光照下即能净化NH3的优点，有很好的应用前景。目前调控TiO2的结构用于光催化氧化NH3的研究较少，多集中于元素掺杂改性，晶面调控近年来被证明是一种提高光催化反应效率的有效手段，广泛用于光催化制氢、降解有机污染物、CO2还原等;另外，目前光催化氧化NH3的研究均在紫外光下进行，没有可见光下氧化NH3的相关研究。因此，本论文旨在探究调控TiO2的表面结构对光催化氧化NH3活性的影响，进而研究光催化氧化NH3的反应机理，并在此基础上尝试开发可见光下能氧化NH3的光催化剂。 首先，用水热法制备了分别以{001}、{101}、{010}面为主要暴露面的TiO2(T001、T101、T010)，对比了它们光催化氧化NH3活性的差别。活性顺序为T001＞T101＞T010。XRD、SEM、TEM等手段表征了催化剂的基本结构，制备的T001、T101、T010均是锐钛矿相，形貌分别是纳米片、纳米八面体和纳米棒。通过UV-vis、VB-XPS表征了催化剂的能带结构，认为能带结构差异不是活性差别的主要原因;DRIFTS表征发现T001表面光生电子和空穴的分离效率最高，从而T001具有最佳反应活性。光催化氧化NH3的产物主要是N2和表面少量硝酸盐，可能的反应机理是原位SCR机理，首先氧化NH3生成中间物种NOx，最后NOx原位与NH3反应生成最终的产物N2和H2O。 其次，考察了TiO2{001}和{101}面上有F和无F时对光催化氧化NH3活性的影响。结果显示TiO2的{001}面与F协同提高了光催化氧化NH3活性，而{101}面与F无协同效应。XPS结果显示表面F是以≡Ti-F结构形式存在，而没有进入晶格中。XRD、SEM等手段表明去F或加F对催化剂的晶型和形貌均无影响。DRIFTS表征结果表明{001}面与F协同促进了光生空穴迁移至表面将表面吸附的H2O氧化，而{101}面上有F或无F时均无法氧化H2O。DFT理论计算的结果表明光生电子活化O2无法直接将NH3氧化，推断光生空穴是直接氧化NH3的主要活性物种。{001}面与F表现协同效应的原因表现在:一方面{001}面提供捕获空穴的位点;另一方面F在表面形成负电场而吸引空穴，协同促进空穴迁移至表面，进而有利于光催化氧化NH3的进行。 再次，研究了TiO2{001}面上有F时光催化氧化NH3的失活现象。活性评价结果显示{001}面上有F时活性缓慢下降，而{001}面无F时活性保持稳定。XRD、SEM、TEM、XPS等结构表征结果显示F-TiO2反应前后催化剂的晶型、形貌、能带等结构均无变化。离子色谱表征发现表面有F时反应后积累的硝酸盐更多，ESR表征结果显示表面有F时促进产生·OH，反应后的F-TiO2产生·OH的能力大大降低。·OH有利于中间产物转化为硝酸盐，但硝酸盐的积累具有抑制生成·OH的效应，从而对活性有一个负反馈，造成活性缓慢下降。 最后，尝试进行了可见光下光催化氧化NH3的研究，选择了不同能带结构的半导体材料（TiO2、N-TiO2、g-C3N4和Ag3PO4），发现Ag3PO4具有优异的可见光催化氧化NH3的活性。通过各种表征手段，进一步证明了空穴氧化NH3生成·NH2是可见光下NH3氧化的关键步骤，Ag3PO4具有可见光下氧化NH3活性的原因是它的价带位置较低，对应的空穴氧化能力强;而N-TiO2和g-C3N4由于价带位置高，对应的空穴氧化能力差而无法氧化NH3。