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TiO2是光催化反应中的一种研究较为广泛的光催化剂,具有优异的光催化特性,在废水处理、空气净化等环保领域具有诱人的应用前景。但是,由于TiO2光催化剂半导体载流子复合率高,量子效率低；而且TiO2的激发必须在高能量的紫外光下才能进行,同时悬浮态TiO2光催化剂在实际应用中存在着易凝聚和难回收问题。这些缺点制约了TiO2在实际中推广应用。针对TiO2光催化技术存在的问题,本文主要就纳米TiO2的制备、掺杂改性及其应用等进行了研究：（1）在溶胶-凝胶法制备TiO2溶胶的胶凝过程中,以钛酸丁酯为前驱物,无水乙醇为溶剂,分析了反应物滴加速率、溶胶液pH值、溶剂量、加水量、反应温度、抑制剂及提拉条件等的种类对凝胶形成的影响,并对制备稳定均一TiO2凝胶的方法进行了分析和改进,得出了制备凝胶及镀膜的最佳条件。（2）采用溶胶-凝胶法分别制备了掺杂Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ce3+、和La3+5种不同离子的纳米级TiO2薄膜,并进行了XRD和TG-DTA表征。研究表明,各种离子掺入使得TiO2的晶粒变小,可抑制晶相向金红石相转变,随着煅烧温度的升高,TiO2晶粒逐渐变大。掺杂元素、掺杂量和煅烧温度对TiO2光催化活性有较大影响,使用薄膜对亚甲基蓝溶液进行光催化试验,结果显示,在5种掺杂离子中,Fe3+和La3+的掺杂效果比较好,最佳含量分别为0.5%和1.0%（质量分数）,温度均为500℃。将Fe3+分别与Ce3+和La3+共掺杂,发现双元素掺杂进一步提高了纳米二氧化钛膜的光催化性能。（3）采用自制的TiO2薄膜,对亚甲基蓝进行了光催化降解反应实验。结果表明：在亚甲基蓝初始浓度较低的条件下,初始浓度对光催化的影响基本上符合一级反应动力学模型,起始浓度较大时(>1.171×10-4mol/L),实际反应为零级反应,pH值和紫外光光照强度对反应也有明显的影响。（4）将光催化（TiO2/UV）和臭氧（O3）两种技术相联合,研究表明,在相同的条件下,光催化活性为：O3/TiO2/UV＞O3/UV＞TiO2/UV; O3/TiO2/UV深度处理垃圾渗滤液的最佳条件为pH值5.13左右,03浓度18.2 mg/L。