近十几年来,随着社会的发展和人们对环境保护意识的觉醒,纳米级半导体光催化材料由于其高比表面积、高密度表面晶格缺陷以及高比表面能引起了各领域科学家的广泛关注,成为最活跃的研究领域之一。然而,半导体光催化剂有两个最大限制:一是光催化量子效率低,二是太阳光利用率低。目前有离子掺杂、光敏化等多种方法提高光催化剂的催化活性和可见光利用率。本论文选择利用贵金属纳米粒子局部表面等离子共振(LSPR)特性作为提高光催化效率和可见光利用率的突破口。研究证明,将半导体催化剂与贵金属纳米粒子结合,可以将吸收的波长范围从紫外扩大到可见光部分,并且提高了电子-空穴的分离率,增大了光催化量子效率。论文中选择了效率高、无毒、稳定性好、成本低的Ti O2作为半导体光催化剂,活性高的Au纳米粒子为贵金属负载粒子来制备催化作用增强的材料。在实际应用方面,传统的粉末光催化剂难分离、不易回收,而固化半导体光催化薄膜则没有这些问题。增大Ti O2的比表面积有利于光催化剂更加充分的与Au纳米粒子接触,利用太阳光。在研究中,为达到增加比表面积这个目的,本文在裸玻璃上利用溶胶-凝胶法和浸渍提拉法涂一层Ti O2晶种,之后利用水热法在晶种层上生长一层片状Ti O2纳米结构。这种结构的Ti O2薄膜不仅具有光催化性质,还具有一定的可见光增透效果。主要的研究内容如下:1)钛酸丁酯、异丙醇、盐酸制备Ti O2溶胶,以不同的提拉速度改变晶种层的厚度,发现提拉速度越低,晶种层越薄。而晶种层的厚度影响其煅烧后的结晶性,本文选择20mm/min的提拉速度,提拉后在马弗炉内450℃下煅烧4h,增加晶种层的结晶度。2)钛酸异丙酯、异丙醇、二乙烯三胺制备水热生长的反应溶液。在实验过程中发现,钛酸异丙酯的量对Ti O2纳米片的形貌有重大影响。经过大量的实验,本文选择30ml异丙醇、30μl二乙烯三胺,钛酸异丙酯的容量分别为200μl、300μl和400μl;3)利用扫描电镜、透射电镜、X-射线衍射和紫外可见分光光度计等仪器对片状Ti O2薄膜的形貌、晶格结构等进行表征;4)合成Ti O2微球,利用化学合成在微球表面负载Au纳米粒子,并通过简单的降解对比实验确定Ti O2微球负载上了Au纳米粒子;本文在研究太阳光等离子光催化材料中制得的片状Ti O2薄膜具有非常好的亲水性,在可光波段内有增透作用,对罗丹明B有较好的光降解作用,可以用于自清洁玻璃、微流控水处理等。此外,本文在Ti O2微球上负载上Au纳米粒子,具有很好的光催化性能,可以固定在微流反应器中,用于水处理。