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由于光电催化能有效使光生电子-空穴对分离,引起了人们的广泛关注。目前,在光电催化的研究中,人们在TiO2阳极氧化有机污染物方面做了大量的研究,而对光生电子还原氧气,利用生成的活性氧来降解有机污染物的研究较少。此外,光生电子在TiO2催化剂表面还原氧气所起的间接氧化作用并没有被证实。为了进一步提高光催化效率和研究光生电子还原氧气的行为,本文主要做了以下研究：用循环伏安法和循环方波伏安法分析了O2和H+在TiO2/Ti电极的还原反应。从循环伏安图和循环方波伏安图中,可以清晰地看到两对氧化还原峰。分析结果表明：在酸性条件下,在第一个还原峰电位处,主要是H+参与了反应。在碱性条件下主要是O2参与反应：在第二个还原峰电位处,在酸性条件下主要发生的是H+被还原生成氢气的反应,而在碱性条件下发生的主要反应是Ti4+的还原反应。对H+在TiO2/Ti发生的还原反应的类型的研究结果表明：在酸性条件下,两个还原峰处发生的H+的还原反应都受扩散控制。此外,还利用稳态伏安法研究了H2O2在TiO2/Ti的还原反应,研究结果表明：过氧化氢可以在TiO2/Ti电极发生单电子的还原反应,生成具有强氧化性的羟基自由基·OH。以两个TiO2/Ti电极分别为光电催化反应器的阴极和阳极,构建了新型的“TiO2/Ti双极氧化”光电催化反应体系,并以业甲基蓝为降解目标物,进行了催化氧化降解实验。对亚甲基蓝的降解结果表明,TiO2导带电子可以还原溶解氧生成的具有强氧化性的活性物质,能够有效降解亚甲基蓝,且TiO2/Ti阴极对有机物的降解效果好于以石墨作为阴极时对亚甲基蓝的降解。亚甲基蓝在TiO2/Ti阴极上被间接氧化,其降解效果与其在TiO2/Ti光阳极上的光电催化降解效果相当。本研究表明,在新型“TiO2/Ti双极氧化”光电催化系统中,除TiO2/Ti光阳极对亚甲基蓝进行直接的光催化降解外,TiO2/Ti阴极也对亚甲基蓝进行了间接氧化降解。此外,TiO2导带电子还原溶解氧生成具有强化性的活性物质也得以证实。