【摘 要】
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二氧化钛作为一种研究最为广泛的光催化剂,被应用于各个领域,但是传统的二氧化钛对太阳光利用率较低、缺少反应活性位点并且电子-空穴复合率较高。为了解决这些问题,本课题通过控制二氧化钛的形貌,制备出不同结构特性（如结晶度、相组成、粒度分布）并且具有较大比表面积的催化剂,从而增加了催化剂的反应活性位点,增强了二氧化钛的光催化性能。另外,本课题还制备了Au@TiO2蛋黄结构纳米复合物,这种结构不仅增加了材料
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二氧化钛作为一种研究最为广泛的光催化剂,被应用于各个领域,但是传统的二氧化钛对太阳光利用率较低、缺少反应活性位点并且电子-空穴复合率较高。为了解决这些问题,本课题通过控制二氧化钛的形貌,制备出不同结构特性（如结晶度、相组成、粒度分布）并且具有较大比表面积的催化剂,从而增加了催化剂的反应活性位点,增强了二氧化钛的光催化性能。另外,本课题还制备了Au@TiO2蛋黄结构纳米复合物,这种结构不仅增加了材料的比表面积,而且由于Au的等离子共振特性,还扩展了材料的光谱吸收范围,提高了太阳光利用率。本课题通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、氮气吸脱附分析（BET）、紫外可见光光度计（UV-vis）等方法对所制备的样品进行了表征,并对其进行了光催化性能测试,得到以下结论:（1）采用硬模板法制备出二氧化钛前驱物纳米空心球（TiO2-HS）,然后经过高温煅烧处理得到大小均匀、分散性良好的二氧化钛纳米空心球,由于空心结构存在内外表面,催化剂的反应活性位点得到了增加,光催化性能获得提高。其中,通过控制模板SiO2球的大小,可以调节二氧化钛纳米空心球的空腔直径。随着空腔直径的增加,它的吸收峰逐渐红移,光催化性能也发生变化。当空腔直径为220 nm时,其光催化性能最好,在模拟太阳光照射下,光催化降解速率常数（0.00521 min-1）是二氧化钛纳米球颗粒（0.00384 min-1）的 1.35 倍。（2）对制备出的二氧化钛前驱物纳米空心球进行水热处理,得到片状分支二氧化钛纳米空心球（SL-TiO2-HS）,由于片状分支的存在,增加了其比表面积,而且这些片状结构为多晶结构,交叠分布,赋予了催化剂对染料分子极强的吸附能力。通过改变模板SiO2球的大小,得到具有不同空腔直径的片状分支二氧化钛纳米空心球。而且空心球的吸附性能以及光催化性能随着空腔直径的增加而增大。当空腔直径为250 nm时,吸附性能及光催化性能最好,15 min内吸附即可达到平衡,吸附率高达59.19%,模拟太阳光催化降解实验表明,与其他尺寸空腔结构比较,其光催化降解速率常数最高,为0.06125 min-1。（3）采用溶胶-凝胶法、水热法制备出了枝状分支的二氧化钛（D-TiO2）,研究表明,相对于二氧化钛纳米球颗粒,它的吸收峰发生红移,峰宽变宽,具有更广的光谱吸收范围。而且,光催化性能获得了巨大的提高,它的光催化降解速率常数（0.01567 min-1）是二氧化钛纳米球颗粒（0.00384 min-l）的4倍。（4）采用经典种子法制备出大小均一、分散性良好的不同尺寸的金纳米球颗粒,然后通过硬模板法、溶胶-凝胶法、高温煅烧处理制备出Au@TiO2蛋黄结构纳米复合物（Au@TiO2-YS）。其中,通过改变金纳米球的尺寸,对其进行优化。研究表明,随着金纳米球尺寸的增加,它的吸收峰逐渐红移,扩大了光谱吸收范围,提高了太阳光利用率。而且,当金纳米球尺寸为50 nm时,光催化性能最好,光催化降解速率常数（0.00704 min-1）是二氧化钛纳米空心球的1.35倍,二氧化钛纳米球颗粒的1.83倍。
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