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目前，室内空气污染和臭气污染已成为最普遍的环境问题之一，其对人类的危害性日益严重。二氧化钛光催化氧化技术是一种很有前景的空气污染治理技术，然而，在实际应用过程中缺乏实际可行的光催化空气净化技术，也缺乏方便有效的产品，本文针对此问题展开研究，研制新型的二氧化钛溶胶及其相关光催化氧化工程技术，并深入研究其影响因素和反应机理。
论文的第一部分主要研究了用于空气净化的纳米二氧化钛溶胶的制备方法、性能表征及光催化活性评价。以硫酸氧钛和偏钛酸为原料，采用化学沉淀-胶溶法制备了两种二氧化钛溶胶，通过XRD、BET、SEM和PSD等方法表征了其催化性能，并以甲醛、甲硫醇、罗丹明B和苯为目标物测试了其光催化活性。结果包括：(1)获得二氧化钛溶胶与P25相比其粒径小，粒度分布窄，拥有较大的表面积和孔隙体积，而且透光率高，光催化降解甲醛的活性也高于P25。解胶条件可以影响到溶胶的物理化学性能和光催化活性。(2)获得优化的解胶条件为：H+/Ti=0.75，温度=65℃，固含量=2-6％，此优化条件已通过小试、中试和工业化生产验证，该条件下制备的二氧化钛溶胶结晶度高、颗粒小、透光率高且具有很高的光催化活性。(3)采用微波辅助水热的方式加热可以在很短时间(45分钟)就可以达到采用传统水热方式加热24小时的效果，大大缩短了合成的时间。(4)研究了各种因素对二氧化钛溶胶的甲醛降解速率影响，结果表明，降解速率随催化剂用量增加而增加，但二氧化钛量达到2 mg cm-2后达到稳定；甲醛初始浓度越高，其降解速度越快；最佳湿度为55％，此时具有最高降解速率。该催化剂活性相当稳定，可在紫外线下重复多次使用。但是纯二氧化钛溶胶对苯的降解活性较低。
论文的第二部分针对纯溶胶苯的降解活性较低的问题，通过稀土金属掺杂、贵金属沉积等方式改性，以提高其活性。该部分包括：(1)以偏钛酸为原料制备了不同镧系元素掺杂的二氧化钛溶胶，其粒度分布、结晶程度等物化性能与纯二氧化钛溶胶接近，但其降解苯的活性有大幅度提高。稀土掺杂增加了表面价带能级，提高其电子空穴分离能力，进而提高了其降解苯的活性。但镧系元素掺杂的二氧化钛溶胶去除甲硫醇的效果与纯溶胶相比并无明显提高。(2)而采用银沉积制备二氧化钛溶胶去除甲硫醇的过程中，发现单纯AgNO3薄膜就对甲硫醇气体具有很高的吸附能力和光催化活性，进一步研究表明AgNO3能够快速吸附气相甲硫醇并形成AgSCH3配体，此配体产物具有明显的光活性，可以在紫外线辐射条件下被氧化成AgSO3CH3和Ag2SO4，而它们可以释放HSO3CH3和H2SO4并继续吸收甲硫醇气体，从而起到光催化去除甲硫醇的目的，这个由AgNO3介导的光催化降解反应可以作为一种除臭的新途径。
二氧化钛溶胶降解有机气体存在失活现象，其中甲硫醇气体尤为明显，针对此问题，论文的第三部分研究了其失活情况及原因，分析了二氧化钛溶胶在液相反应中的优势，并设计了用于处理臭味气体的新型光催化滤池。结果包括：(1)二氧化钛溶胶在数次降解甲硫醇后活性明显降低，其表面形成的部分氧化产物和硫酸根等会迅速大量的积累在催化剂表面从而导致失活。(2)液相反应可有效解决此气相反应的问题而避免失活现象。通过研究液相反应的活性与其透光性能的关系，发现二氧化钛溶胶的高透光性能可以有效降低光反应器内的光强衰减梯度，使得其能够允许二氧化钛在高浓度条件下具有很高活性。(3)基于此，本文设计了用于处理臭味气体的新型光催化滤池，进一步考察了该工艺的基本操作参数，例如废气进气浓度、流量，催化剂浓度、pH、各种粒子的含量等，该实验数据可为废气处理装置的工程化提供重要依据。
总之，本文详细研究了二氧化钛溶胶的制备工艺，得到了小试、中试和工业化生产的工艺条件；从界面反应的角度，揭示了催化剂失活、催化剂改性和硝酸银介导光催化的机理；设计新型光催化滤池，为将二氧化钛溶胶应用于废气处理工程提供实验数据和理论依据。