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本论文综述了纳米材料的特点，光催化处理污水的原理及应用，介绍了纳米TiO2光催化剂的研究现状。在总结前人工作的基础上，选择适当的反应方法制备了纳米TiO2粉末和改性TiO2粉末，对其进行了热重分析（TG）、X射线粉末衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和红外光谱（IR）等性质表征，考察了影响溶胶-凝胶过程的影响因素，研究了改性后的光催化剂对对硝基苯酚溶液的降解。主要工作内容如下：采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO2粉末，重点考察了影响溶胶-凝胶过程的影响因素，并对TiO2胶凝过程机理进行了基本探讨。结果表明：加入冰醋酸抑制钛酸丁酯的水解，对凝胶过程的影响较大，凝胶时间随冰醋酸的加入量的增加而延长；水对钛酸丁酯的水解缩聚反应影响很大，是溶胶-凝胶过程的一个关键参数。采用热重分析（TG）、X射线粉末衍射（XRD）、透射电镜（TEM）等现代测试技术，分析和研究了所制备纳米TiO2的微观结构和性能，考察了纳米TiO2粉末的晶型、晶粒尺寸和表面形貌。实验结果表明，TiO2晶粒外观呈球形，粒径约在10～30nm左右。采用溶胶-凝胶法制得了掺杂率分别为1％-10％的掺铁TiO22粉末和5％-25％的掺银TiO2粉末，对产品进行了TG、XRD和TEM分析。粉体的平均粒径约为10～30nm。采用溶剂热法制备了有机酸表面修饰的二氧化钛纳米微粒，对所制备的微粒通过红外光谱进行了结构表征。选用的修饰剂包括：硬脂酸、二苯乙醇酸、苯甲酸、半胱氨酸和组氨酸。红外光谱显示修饰剂改变了纳米二氧化钛的表面性质。采用水热法制备了CdS纳米颗粒改性TiO2光催化剂。对所制备的微粒通过XRD和TEM进行了结构表征，显示产品为CdS和TiO2的复合颗粒，在透射电镜下呈现一定的三维网状结构。在纳米TiO2制备基础上，研究了纳米TiO2颗粒光催化氧化处理对硝基苯酚的实验，详细考察了纳米TiO2煅烧温度、对硝基苯酚初始浓度、溶液pH值、反应时间等因素对光催化效率的影响，其中，纳米TiO2的晶型结构随着温度的升高，由锐钛矿晶型向金红石晶型转变，其粉末的转变温度在450℃～600℃之间。在550℃下煅烧得到的纳米TiO2粉末光催化活性最高；随着溶液初始浓度的增加，光催化速率常数降低，这可能与对硝基苯酚在催化剂上的相对吸附率有关，而初始反应速率却随着溶液初始浓度的增加而减小，这可能与催化剂吸附位的数量有关，pH值对光催化的影响比较明显，酸性条件有利于光催化进行，而碱性条件对光催化有抑制作用。设计了Fe3+／TiO2、Ag／TiO2和CdS／TiO2复合纳米颗粒与纯TiO2光催化氧化处理对硝基苯酚的对比实验，证实改性后TiO2光催化活性有所提高，其光谱响应范围亦发生了一定程度的红移。