近年来，由于油田泄漏、轮船排污等原因，海洋油污污染问题不断加剧，严重损害了海洋的生态平衡，不仅造成海洋生物大量死亡，而且还威胁到人类的身体健康。因此，海洋石油污染的防治已成为当前社会各界重点关注和迫切解决的问题之一。TiO₂光催化技术是一种新兴的环境治理技术，具有稳定性好、活性高、无毒等一系列的优点，可以用来处理海面无回收价值的漂浮油污。本文采用钛酸四丁酯作为钛源，利用溶胶-凝胶法制备了TiO₂催化剂前驱体，又运用浸渍焙烧的方法成功地将催化剂薄膜负载到海洋贝类和珊瑚类等载体上，以石油作为降解对象，进行了一系列的研究分析。首先以海洋贝类作为载体，分别负载了Fe³⁺-TiO₂和Ce³⁺-TiO₂两种类型的光催化剂，考察了金属离子掺杂量、催化剂焙烧温度、水质等因素对石油降解率的影响，实验结果表明：当掺铁量为0.7%，焙烧温度为450℃时Fe³⁺-TiO₂催化剂具有最佳催化活性，在可见光下照射16h后对初始浓度为50mg/L的石油降解率可达61%；当掺铈量为1.3%，焙烧温度为450℃时Ce³⁺-TiO₂催化剂具有最佳催化活性，在可见光下照射16h后对石油的降解率可达65%；光催化剂在蒸馏水环境中对石油的降解效果要比在海水环境中好。利用珊瑚载体负载Fe³⁺-TiO₂光催化剂进行了初步的实用性模拟，考察了光照、水温等因素对反应的影响，并进行了宏观的动力学分析，研究表明：自然光照射8h后石油降解率可达56%，而在自制太阳能灯的照射下8h后石油降解率仅为30%；随着水温的升高，催化效率随之提高，当水温为10℃时，自然光照8h后石油降解率为50%，当水温为30℃时，降解率达到60%；石油的光催化降解反应可以分为两个阶段，第二阶段符合一级反应的特征，通过阿伦尼乌斯方程求得反应的活化能Ea为26.79kJ/mol。在海边进行了实地考察，分别利用珊瑚载体和贝壳载体负载Fe³⁺-TiO₂光催化剂并放入到真实海水环境中测定了对石油的降解率，结果表明：利用珊瑚载体负载Fe³⁺-TiO₂催化剂，自然光照8h后石油降解率为46%；利用贝壳载体负载Fe³⁺-TiO₂催化剂，自然光照8h后石油降解率为33%。该实验表明制得的负载型光催化剂确实能够起到降解海面油污的作用，然而仍需改进光催化剂的制备流程及负载工艺，进一步提高其催化效率，以便进行大规模地实际应用。