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半导体TiO2是光催化领域最常用和最重要的材料,在紫外光的激发下,TiO2产生电子-空穴对,具有强氧化能力,可用于降解污染气体和废水中的有机物,在环保等领域具有极广阔的应用前景。本论文通过溶胶-凝胶法制备TiO2光催化剂,以钛酸丁酯为单体,制备了稳定的溶胶并生成交联的凝胶高分子,通过不同的工艺条件制备了TiO2纳米粉体、毛玻璃负载的TiO2光催化剂（TG）、活性炭负载的TiO2光催化剂（TA）,并制备了相应的光催化装置,对其光催化性能进行了研究。论文研究溶胶中各组分对凝胶化时间的影响,得到了酸性和碱性两种稳定的溶胶体系,通过载玻片负载TiO2薄膜光催化性能的测试,发现酸性溶胶体系制备的TiO2光催化性能更好。通过在溶胶中掺杂Fe3+离子进行光催化性能研究,发现0.1%的掺杂量对光催化性能有最佳的促进作用。通过超临界干燥和真空干燥两条技术路线,制备了TiO2粉体。超临界干燥制备的TiO2粉体粒径大小分布在15～30nm,分布窄,颗粒团聚小,锐钛矿晶型具有高温稳定性,在1000℃以下能稳定存在而不发生晶型转变,而真空干燥制备的TiO2粉体粒径大,分布宽,颗粒团聚严重,在600℃发生晶型转变。光催化性能测试发现700℃热处理的TiO2气凝胶具有最高的光催化活性。通过浸渍提拉法制备TG,涂膜层数为5层、热处理温度为500℃的TG具有最高的光催化活性。制作了相应的光催化降解装置,玻璃板（10层）尺寸为20cm×20cm,倾斜角度为5°,流速为8～10ml/min,降解率为55%。使用涂制TiO2薄膜的玻璃纤维布与TG协同作用,可有效提高TG的光催化性能,0.2mm厚的玻璃纤维布将TG的降解率提高45%,效果最好。通过浸涂的方法制备TiO2凝胶/活性炭复合体,在空气和氮气中分段热处理,制备了光催化活性较高的TA。通过SEM测试,TA表面分布有20～50nm的TiO2颗粒,分散性较好。制作了以TA为基础的光催化降解装置,进行60小时的连续甲基橙溶液处理实验,降解率为90%左右,考察了催化剂浓度对光催化效率的影响,并研究了TA降解甲基橙的动力学问题,分析了甲基橙浓度对光催化反应速率常数的影响。制作双管光催化降解装置,并对多管串联装置进行了初步的设计。