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光催化技术具有清洁、经济、环境友好等优点,为水体污染的治理提供了广阔的前景。二氧化钛(Ti O2)作为最具有应用前景的光催化材料,具有优异的物理化学稳定性、无毒和价格低廉等优点,引起了人们的高度关注。但是,Ti O2仍然具有一定的局限性:禁带较宽,光利用效率低;光生电子-空穴对复合率高;回收再利用困难。为了解决上述问题,本论文主要做了两个方向的研究:(1)通过水热方法,利用窄带隙金属硫化物固溶体,实现了对Ti O2纳米纤维的改性。制备的复合材料光利用效率高,光催化活性强。(2)通过溶胶-凝胶方法,实现了对Ti O2纳米纤维的固定,解决了催化剂的回收再利用问题。具体研究内容如下:(1)多级结构的Zn S-In2S3固溶体修饰Ti O2纳米纤维的制备与表征:采用静电纺丝制备Ti O2纳米纤维(Ti O2 NFs),通过水热方法,将Zn S-In2S3固溶体生长在多孔的Ti O2 NFs表面,获得三元多级纳米结构复合材料(Ti O2@Zn S-In2S3)。Zn S-In2S3固溶体不仅生长在Ti O2 NFs表面,而且与Ti O2 NFs形成很好的异质结构。探讨Ti O2@Zn S-In2S3异质结构的光电化学与其结构之间的关系,结果表明,Ti O2@Zn S-In2S3复合材料不但有很好的可见光响应,而且有效抑制了光生电子-空穴对的复合。(2)Ti O2@Zn S-In2S3复合材料光催化降解罗丹明B的研究:针对环境中难降解的有机染料罗丹明B(Rh B),来考察催化剂的光催化性能。吸附性能测试表明,Ti O2@Zn S-In2S3异质结构对Rh B具有最高的吸附量,达到72.51 mmol/g。在可见光的照射条件下,Ti O2@Zn S-In2S3异质结构降解Rh B的速率分别是未修饰的Ti O2NFs、Zn S纳米颗粒、In2S3/Ti O2纳米纤维、Zn S/Ti O2纳米纤维、和Zn S-In2S3固溶体的16.7,12.5,6.3,5.9和2.2倍。(3)溶胶-凝胶纳米胶水固定化Ti O2纳米纤维的制备、表征以及光催化应用的研究:采用溶胶-凝胶法,将Ti O2 NFs固定在Ti O2纳米管阵列(Ti O2 NTs)基底上,形成多形貌复合材料(Ti O2 NF/Ti O2 NTs)。对Ti O2 NF/Ti O2 NTs进行光电化学性能等表征,结果显示Ti O2 NF/Ti O2 NTs复合材料具有更强的光吸收和更好的电子传输效率。以Rh B作为目标污染物,在模拟太阳光下进行光降解实验,结果表明,在120 min时间内,Rh B降解效率达到95.32%。同时,重复进行5次降解实验,效率依然在90.14%,说明材料能够很好地回收再利用。