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亚微米尺寸的TiO2多孔微球材料在光化学太阳能转化与利用领域有重要应用价值。这种微球材料的尺寸与近紫外和可见光子的波长相近，可通过在气-固或液-固界面的多次光散射过程改善对太阳光的吸收。微球的多孔性保证了这种亚微米粉体材料具备与纳米粉体相近的比表面积，有利于界面光化学过程的进行。本文以一步、连续操作、低成本的喷雾高温分解方法制备TiO2多孔微球，通过掺杂、复合等手段提高TiO2多孔微球光催化活性，并将TiO2多孔微球应用于自清洁水泥材料。论文具体内容如下：1、针对TiO2对太阳光利用低的问题，制备了具有可见光响应的Nb掺杂的TiO2多孔微球。研究表明，由于微球多重散射作用和Nb的掺杂作用使TiO2微球的吸收光谱扩展到了可见光区域，与TiO2微球相比较，当Nb掺杂浓度为5mol%时，它的吸收带边红移了大约88nm。XRD和BET分析表明Nb掺杂减小了TiO2多孔微球的晶粒尺寸并增大微球的比表面积。光致发光研究表明Nb掺杂降低了TiO2微球载流子复合发光强度。在太阳光和可见光的照射下，Nb掺杂TiO2微球与TiO2微球相比均呈现更高的光催化降解亚甲基蓝的活性。2、为提高TiO2微球的光生载流子分离效率，选用TiO2粉体（Degussa P25）与氧化石墨烯复合制备了石墨烯-TiO2复合多孔微球。研究表明石墨烯复合增加了TiO2多孔微球的比表面积，并且增加了其可见区域的光吸收。此外与石墨烯的复合降低了TiO2多孔微球的光致发光强度，且随着随着石墨烯含量的增加TiO2多孔微球的发光强度逐渐减弱，这表明石墨烯促进了TiO2中光生载流子的分离。在太阳光的照射下，石墨烯-TiO2复合多孔微球与TiO2微球相比呈现高的光催化降解亚甲基蓝的活性。3、用钨酸铵和TiO2粉体（Degussa P25）为原料制备了W/Ti摩尔比为2、4和10%的异质结TiO2/WO3多孔微球（TW-2、TW-4、TW-10）。随着WO3含量的增加，其晶相从无定形转变成正交。由于TiO2/WO3异质结对电荷分离的增强作用，TiO2/WO3多孔微球与TiO2多孔微球相比均呈现更高的光催化降解乙醛活性，但其中只有具有无定形WO3相的TW-2微球显示了更高的CO2生成量和游离羟基自由基的生成量。TW-4和TW-10样品在乙醇给体存在时呈现紫外光致变色现象，对应电子在正交相WO3中的累积；然而在具有无定形WO3的TW-2样品中未观测到光致变色现象。这些结果表明WO3中电子积累会导致游离羟基自由基产率的下降，而后者对乙醛的完全矿化至关重要。4将TiO2多孔微球应用于水泥制备自清洁水泥材料。通过测试油酸的水接触角变化，刃天青染料吸收强度的变化，乙醛的矿化情况来评估水泥基复合薄膜材料的光催化活性。在紫外光的照射下,水泥薄膜不具有光催化活性，TiO2微球-水泥薄膜与TiO2粒子（P25）-水泥薄膜相比显示了更高的光催化活性，这主要是由于TiO2微球的引入增强了光的利用率和增加了水泥内部和表面的参加反应的TiO2量所导致的。