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作为先进的高级氧化技术，纳米二氧钛(TiO2)光催化技术在处理环境污染物的过程中取得了很大进展，已成为新型、高效的环境污染治理技术。TiO2光催化氧化技术受多种因素的影响，其中高比表面积材料因表面活性中心多而能有效提高TiO2的光催化活性。此外，作为光催化的核心技术，通过非金属掺杂、金属掺杂、贵金属沉积等各种方法提高TiO2对可见光的利用率，充分利用太阳光源，也具有十分广阔的应用前景。
本文采用不同的方法制备了几种高比表面积、具有可见光催化活性的纳米TiO2光催化剂，并开展了降解水中污染物的应用研究，具体研究结果如下:
1.以水热法制备了高比表面积的TiO2纳米管(TNTs)、非金属N掺杂TiO2纳米管(NTNTs);为进一步提高光催化活性，在NTNTs上沉积贵金属Ag，制备了N掺杂联合Ag沉积的TiO2纳米管(Ag@NTNTs);对所制备光催化剂的活性进行了评价。结果表明NTNTs的比表面积达到315.0m2g-1，较P25(49.5m2g-1)提高了6.36倍;TNTs及Ag@NTNTs的比表面积也都大于250.0m2g-1。同时，通过改性的TNTs都具有可见光催化活性;其中0.50Ag@NTNTs在可见光下降解活性染料X-3B的表观速率常数是P25的25.5倍，是TNTs的13.8倍。高比表面积NTNTs和Ag纳米粒子之间形成纳米异质结体系，增加了对可见光的利用，强化了光生电荷分离和迁移的过程，表现出比单一NTNTs更高的光催化活性。
2.以葡萄糖制备的纳米碳球(NC)为致孔剂，采用溶胶-凝胶法联合旋转-涂覆法制备了N掺杂介孔TiO2膜(N-TiO2);直接以葡萄糖为致孔剂，原位、一步法制备了C掺杂的介孔TiO2膜(C-TiO2)。N-TiO2膜比表面积达到206.3m2g-1;C-TiO2膜具有更高的比表面积(283.0m2g-1)。在可见光照射下降解X-3B，相对P25膜，N-TiO2膜的表观速率常数提高了9.2倍，C-TiO2膜表观速率常数提高了10.7倍。同时，在紫外光下C-ZiO2膜降解X-3B的表观速率常数相对P25膜也提高了1.9倍
3.以纳米碳球为模板，分别以Fe(NO3)3和硫脲为掺杂源，制备了具有介孔结构壳层的Fe掺杂TiO2空心球(Fe-THs)和C，N，S共掺杂的ZiO2空心球(C，N，S-THs)。改性后的Fe-THs及C,N，S-THs比表面积分别达到327.8m2g-1和345.9m2g-1。在可见光照射下降解X-3B，相对未掺杂的空心球THs，Fe-THs的表观速率常数提高了6.8倍;C，N，S-THs的表观速率常数提高了3.6倍。
4.以高比表面积纳米碳球(NC)为载体，分别制得负载了F掺杂TiO2(F-TiO2)及Gd掺杂TiO2(Gd-TiO2)的复合催化剂F-TiO2/NC、Gd-TiO2/NC。F-TiO2/NC及Gd-TiO2/NC的比表面积和孔容积分别高达663.9m2g-1，0.49cm3g-1和659.2m2g-1，0.46cm3g-1。以苯酚为模拟降解物考察在可见光下的催化活性，F-TiO2/NC的表观速率常数是F-TiO2的2.1倍;Gd-TiO2/NC的表观速率常数是Gd-TiO2的2.2倍。对F-TiO2/NC催化剂的循环使用能力进行评价，发现循环使用5次后，降解率仅下降了不到5％。