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近年来,空气污染事件频频发生,已成为全球关注的环境问题。我们熟知的甲醛是主要的空气污染物之一,它的释放年限可达到3-15年之久。世界卫生组织已将其定义为一级致癌物,即对人类有确凿肯定的致癌性,如何有效地对其进行处理一直是国内外专家学者的研究重点。半导体光催化氧化技术被认为是最有前途的一种空气净化方法。它的主要特点是利用光激发催化剂生成电子-空穴对及其它强氧化性物质将有机污染物降解成无毒的二氧化碳和水。本文首先制备了具有可见光响应的氧化石墨烯-铈-二氧化钛（GO-Ce-TiO2）粉体型光催化剂,选择亚甲基蓝为目标降解物,研究催化剂的光催化活性和降解机理。然后在此基础上,制备了更利于实际使用的薄膜型GO-Ce-TiO2光催化剂,选择甲醛作为实验对象,研究了该薄膜催化剂对低浓度甲醛的可见光催化降解效果和市场应用可能。运用响应曲面法（RSM）对GO-Ce-TiO2薄膜的制备过程进行了优化分析,确定了最佳制备条件并建立Ce-GO-TiO2光催化甲醛的二次多项式数学模型用于多元回归分析,通过模型来指导和简化实验。最后运用CFD模拟技术研究了加载GO-Ce-TiO2薄膜的车载空气净化器安装在车内不同位置时对车内速度场和甲醛浓度场的影响,探讨了不同的气流组织形式对车内空气质量的影响。本文的研究内容主要有:以钛酸四丁酯作为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了纯TiO2及GO和Ce 单、共掺杂 TiO2 光催化剂粉体（GO-TiO2,Ce-TiO2 和 GO-Ce-TiO2）。用扫描电镜（SEM）、X-射线衍射（XRD）、X-射线光电子能谱仪（XPS）等技术手段对上述光催化剂的晶体结构、表面微观等进行表征。结果表明:二氧化钛和铈的氧化物分布在氧化石墨烯片层的表面,形成粒径在5 nm左右的介孔型催化剂。以亚甲基蓝为目标污染物,研究了不同掺杂量及煅烧温度的催化剂对亚甲基蓝溶液的光催化降解能力的影响。发现GO-Ce-TiO2粉体的最佳煅烧温度是300 ℃,最佳煅烧时间是2h,当氧化石墨烯和铈的掺杂量（质量比）分别为2%和6%时,GO-Ce-TiO2的催化活性最佳。为了提高粉体型催化剂的应用能力,进行了催化剂成膜的实验研究,发现在GO、Ce和TiO2形成一体溶胶时,运用浸渍提拉法在玻璃基片上涂布该溶胶,再通过高温反应即可制备出GO和Ce共掺TiO2的复合可见光催化薄膜。实验结果表明,GO-Ce-TiO2复合薄膜与TiO2的最大吸收波长相比,明显红移到了可见光区域,450 min内对甲醛的降解率达到了 83.8%。根据响应曲面法对影响Ce-GO-TiO2光催化剂制备的煅烧温度、时间和成分配比等因素进行了优化研究,并通过Box-Behnken中心组合设计方法展开了光催化降解甲醛的实验。据实验结果获得的回归模型显示:煅烧温度和煅烧时间这两个因素对甲醛的降解率影响最大,且两者间存在显著的交互影响;四个影响因素的重要性排序为:煅烧温度>煅烧时间>GO掺杂量>Ce掺杂量。且在煅烧温度为300 ℃、煅烧时间为2 h、GO的掺杂量为0.2%和Ce的掺杂量为0.4%的最优制备条件下,甲醛去除率的实验值与响应曲面模型给出的预测值非常接近,说明响应曲面法在Ce-GO-TiO2的最佳制备条件研究中具备一定的可靠性。结合汽车的物理模型与CFD模拟仿真技术,对车内速度场和甲醛浓度场分别进行了数值模拟计算,考虑了甲醛的扩散特性及加载GO-Ce-TiO2薄膜的车载空气净化器安装位置对甲醛去除效果的影响,研究结论表明:甲醛浓度的分布受到车内气流组织湍流强度的影响,在送风口,回风口及其它湍流强度较强的区域,甲醛浓度会因此降低;而在湍流强度较小的地方,则会引起甲醛浓度的升高。通过比较,车载空气净化器放置在车顶中部比放在座间储物箱上和后备箱隔板上要好,能更好的促进车内人员呼吸区域甲醛的有效降低,从而达到净化的目的。该研究为车载空气净化器在车内的实际应用提供了一些理论参考。