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纳米TiO2是一种具有良好应用前景的光催化剂，对其进行深入研究和探讨具有重要的意义。目前对TiO2光催化剂的研究异常活跃，但多以粉末催化剂为主且仍处于实验阶段。由于粉末催化剂具有易团聚、难分离、容易失活、难以回收利用等缺点，因此在实际应用中具有一定的困难。本文以“国家高技术发展计划(863计划)(2002AA601250-4)”为依托，以为该项目提供负载型高活性长寿命TiO2光催化剂的制备方法为目标，以溶胶凝胶法为基本方法，就溶胶凝胶法制各TiO2光催化剂的最佳配方，不同载体对TiO2光催化活性的影响、催化剂活性寿命以及过渡金属Fe和贵金属Ag对TiO2薄膜的改性进行了深入研究，并就TiO2薄膜光催化体系下羟基自由基的测定进行了探讨。研究方法和主要结果如下：
1．TiO2溶胶凝胶法制各及配方优化。以制备高活性纳米TiO2光催化剂为目标，采用正交实验设计法，安排5因素4水平的L16(45)正交表，用溶胶凝胶法制备了16份不同配比的 TiO2粉末光催化剂。以苯酚为模型污染物考察了其光催化活性，用称量法考察了其产率。在此基础上，运用统计学分析和理化分析相结合的分析方法，分析了溶胶凝胶法制备过程中各种因素对TiO2光催化活性的影响，得到了最佳催化活性的TiO2溶胶的制备配方。
2．TiO2光催化剂在不同载体的负载及其对光催化活性的影响。选取五种不同的载体材料，以已获得的最佳配方溶胶进行了TiO2的负载，用差量法、扫描电子显微镜法(SEM)、X射线光电子能谱法(XPS)进行了分析和表征，并以苯酚为模拟废水，对不同载体负载的TiO2的催化活性进行了考察，分析了不同载体影响TiO2薄膜催化活性的原因，考察了TiO2膜的催化活性寿命并进行了实际废水的光催化降解。
3．Fe3+改性TiO2薄膜的制各及其光催化活性。以最佳载体釉面炻器为载体，以溶胶凝胶法制备了不同掺Fe3+量的Fe3+—TiO2薄膜光催化剂，以X射线衍射法(XRD)及紫外—可见漫反射光谱法(DRS)对其进行了分析和表征；并以苯酚为模拟废水，对不同掺Fe3+量的Fe3+—TiO2薄膜催化剂的催化活性进行了考察，分析了Fe3+掺杂对TiO2薄膜催化活性的影响，并考察了最佳掺Fe3+量的Fe3+—TiO2薄膜催化剂的催化活性寿命。
4．TiO2薄膜的Ag改性及光催化活性。在釉面炻器上负载了纳米TiO2薄膜，用光化学沉积法在其上进行了Ag的沉积。并利用漫反射紫外可见光谱(DRS)，扫描电子显微镜(SEM)，X射线光电子能谱(XPS)及原子吸收光谱(AAS)等手段对样品进行了表征。以苯酚为模型污染物，对Ag—TiO2薄膜的光催化活性进行了考察，确定了Ag的最佳沉积量。在前人研究的基础上，对Ag的光沉积机理及Ag沉积对TiO2薄膜光催化活性的影响进行了分析。
5．水杨酸分子探针法测定TiO2薄膜光催化体系中羟基自由基。本文以水杨酸为分子探针物，以分光光度法为分析方法测定了 TiO2薄膜光催化体系中产生的·OH。其结果如下：(1) 水杨酸的自然氧化程度较低，可以作为分子探针测定·OH的产生；实验中最佳的光照时间为60min。(2) 水杨酸浓度对·OH的测定影响较大，过低的水杨酸浓度不足以与体系中产生的·OH反应，从而使·OH的测量值偏低，过高浓度的水杨酸吸收了较多紫外光而使之不能到达TiO2表面，使产生的·OH数量急剧下降，最佳的水杨酸浓度为50mg/L。(3)pH值对·OH的测定影响较大，主要原因是pH值影响TiO2的能带位置和表面电荷，也影响水杨酸在体系中的形态。(4)对于TiO2薄膜光催化体系中·OH的测定，其最佳的实验条件应为光照时间60min，水杨酸浓度50mg/L，pH值6。在此条件下，分析得到·OH的稳态浓度为1.01×10-14。