半导体光催化作为一种新兴技术，意在将绿色太阳能转化成化学能、电能等，以解决全球能源危机、净化环境，实现社会的可持续发展。目前已开发出多种新型光催化剂应用于染料废水的净化，但是研究工作仍主要围绕粉体光催化剂的制备。而开发出有效的的工艺以固定光催化剂并设计高效光催化反应器以克服粉体光催化剂不易分离、难回收等不利因素是实现光催化的大规模应用的关键问题。本文采用溶胶凝胶法在空心轻质玻璃珠表面涂镀不同光催化薄膜，应用于悬浮玻璃珠光催化反应器中以处理模拟染料废水。玻璃球表面形成的可见光催化薄膜厚度均匀，催化活性高；采用在溶液底部鼓泡的方式推动悬浮玻璃珠匀速转动，使得染料废水在催化剂薄膜表面形成均匀的液膜以充分吸收照射光，克服了染料废水对光的屏蔽作用。本文采用的镀膜工艺简单易行，所设计的光催化反应器可高效利用光照，为设计新型光催化反应器拓展了思路。在优化反应器参数的基础上，本文着重针对TiO₂光催化薄膜的光吸收范围窄（仅能吸收紫外光）、对反应物的吸附性能弱等问题开展了如下研究工作：（1）Bi₂O₃/TiO₂光催化薄膜应用于悬浮玻璃珠光催化反应器降解染料废水的性能采用溶胶凝胶法在空心轻质玻璃珠表面形成均匀稳定的Bi₂O₃/TiO₂光催化薄膜，应用于悬浮玻璃珠光催化反应器中以处理甲基橙模拟染料废水。Bi₂O₃的修饰显著增强了催化剂对光的利用率，实现了可见光响应，提高了降解效率。采用从溶液底部鼓泡以推动悬浮的玻璃珠匀速转动的方式，使得甲基橙溶液在催化剂表明形成均匀的液膜以高效利用照射光，避免了染料对光的屏蔽作用。研究表明，Bi₂O₃含量为1.0mol%、气速为0.47m/s时，光催化活性最佳。多次使用后催化剂薄膜仍保持稳定的催化活性。（2）Ag-AgCl/BiOCl光催化剂膜应用于悬浮玻璃珠光催化反应器及性能研究本文旨开发新型高效非钛可见光催化薄膜，采用液相沉积法制备了Ag-AgCl/BiOCl薄膜。采用FESEM、XRD和UV-vis DRS等测试手段对材料进行了表征。结果表明，获得的Ag-AgCl/BiOCl薄膜表面均匀，原位引入的Ag粒子的等离子共振效应使得薄膜材料的可见光吸收性能获得很大提高。将该薄膜应用于悬浮型反应器，对罗丹明B、甲基橙、对氯苯酚等具有优异的降解性能。同时该催化剂薄膜性能稳定，可多次重复使用。（3）Bi₂O₃/TiO₂@SiO₂协同吸附-降解体系应用于悬浮玻璃珠光催化反应器的研究通过分步镀膜的方法开发出具有吸附-光催化协同作用的Bi₂O₃/TiO₂@SiO₂复合薄膜体系，提高了薄膜对污染物的吸附能力，可实现光催化反应器的连续性。借助XRD、FESEM等表征手段证实了Bi₂O₃/TiO₂@SiO₂复合薄膜体系为多级层状薄膜。由于SiO₂孔道的局部增浓效应增强了薄膜对污染物的吸附能力，因而有利于提高光催化性能。此研究为光催化薄膜在环境净化中的应用提供了新思路。