挥发性有机物(Volatile Organic Compounds,VOCs)是我国大气中的主要污染物之一,长期暴露对人类身体健康存在一定的危害。基于太阳光的光催化氧化技术是一种非常有前景的VOCs控制技术,其中具有可见光吸收的黑色Ti02近些年受到了广泛的关注。本论文采用高温铝(Al)还原法合成出了黑色Ti02,选取两种含氧VOCs(OVOCs)为研究对象,其分别是丙烯醇和苯甲醇,在自制的固定床光催化反应器中开展了黑色TiO2太阳光催化降解OVOCs的性能和机理研究,并结合同位素示踪方法揭示了水和氧气在OVOCs降解过程中贡献和作用机理。本论文的主要内容包括以下:采用高温Al还原法成功合成出黑色P25(锐钛矿80%,金红石20%)、黑色金红石Ti02和黑色锐钛矿TiO2,在自行设计加工的聚四氟乙烯圆柱体光催化反应器中开展了上述黑色TiO2太阳光催化降解丙烯醇性能和机理研究。研究结果表明:还原Ti02的光催化性能会随着温度的升高而降低。然后研究了丙烯醇在P25和Al还原的P25,金红石TiO2和锐钛矿TiO2上光催化转化为羰基化合物的机理。进一步的机理结果证实,在所有TiO2上形成总共七种羰基化合物,包括四种单羰基化合物(丙酮,乙醇醛,1,3-二羟基丙酮和丙烯醛)和三种二羰基化合物(乙二醛,甲基乙二醛和二甲基乙二醛)。相同的副产物形成表明还原处理和晶相对羰基中间产物组成的影响可忽略不计。然而,发现黑色P25上二羰基化合物与单羰基化合物的相对含量比率比P25高4.1倍,表明还原处理显著加速了 TiO2上二羰基化合物的形成。此外,在足够的反应时间内,金红石和锐钛矿晶相都对二羰基化合物的生成有促进作用,特别是锐钛矿。·OH相对含量的增强会加速催化剂表面所有产物的生成。此外,结合实验和理论机理结果证实,.·OH加成和O2氧化优选将丙烯醇转化为二羰基化合物而不是单羰基化合物。这个研究可以为丙烯醇转化为羰基化合物提供深刻见解,并有效补充烯醇的大气转化途径。进一步地选取苯甲醇为研究对象,并结合氧同位素示踪方法对比了苯甲醇在P25和黑色P25上的太阳光催化剂降解机理。产物鉴定结果表明:在P25和黑色P25上生成的中间产物都包括:苯甲醛,甲酸苄酯,苯酚,二苄醚,苯甲酸和苯甲酸苄酯,此外,在黑色P25上检测到另一个产物:邻醛基苯甲酸,说明高温还原处理对P25光催化降解苯甲醇的产物和途径影响不是很大。同位素结果表明:水只参与到部分产物(如甲酸苄酯,苯甲酸和及苯甲酸苄酯)的生成反应中,其中在甲酸苯酯和苯甲酸苄酯生成过程中有1/5的水参与反应,而在苯甲醇转化为苯甲醛的过程中,完全没有水的参与,但在苯甲醛进一步氧化为苯甲酸的过程中,水和氧气的贡献作用各占一半。说明在苯甲醇光催化降解过程中,氧气的贡献更大。