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二氧化钛（TiO2）纳米材料因其具有良好的光催化活性，且无毒、无害、化学稳定性好等优点而被广泛应用于染料废水处理领域。本文采用溶胶凝胶法，以钛酸丁酯为前驱体，无水乙醇为溶剂，盐酸为水解抑制剂，制备了TiO2光催化剂。并通过单因素分析法优化并得到了制备TiO2粉体的最佳工艺条件：钛酸丁酯的用量是15mL，盐酸的用量是3mL，无水乙醇的用量是150mL，干燥的温度是80oC，煅烧的温度是400oC，煅烧的时间是2h。XRD和UV-Vis谱分析表明，制备的TiO2光催化剂为锐钛矿型，并对可见光有一定的吸收能力。BET表征结果表明粉体的平均粒径为12.09nm，比表面积为40.497m2/g，针对纯TiO2光催化剂对太阳光利用率低的问题，分别制备了Ce、Zn、Cr金属元素离子掺杂改性的TiO2光催化剂，以进一步改善光催化剂对太阳光的吸收能力，增强催化剂的太阳光催化活性。本文用纯的TiO2和掺杂改性的TiO2为光催化剂，研究了茜素红在太阳光下的光催化降解。实验结果表明，Ce、Zn、Cr三种金属离子单掺杂TiO2均能有效提高其光催化活性，其中掺杂Ce离子的效果最好，在太阳光照下2.5h茜素红的降解率为95.68%，比纯TiO2提高了20.47%。三种金属离子单掺杂TiO2的最佳掺杂量分别为：Ce，2.0%；Zn，1.5%；Cr，1.5%。且其对改善TiO2的太阳光催化活性的顺序为：Ce（2.0%）>Zn（1.5%）>Cr（1.5%）。本文还研究了光催化剂的使用的量、溶液的初始pH值和初始的浓度对茜素红模拟废水降解率的影响，并初步探讨了太阳光下茜素红降解的反应机理。