随着能源的紧张和环境的恶化,光催化发挥着越来越重要的作用。太阳光中紫外光的能量仅为5%,可见光和近红外光的能量达到95%,而传统的光催化剂仅能利用到紫外光,导致其对太阳能的利用率很低。提升半导体光催化性能具有很多方法,如半导体改性、减小带隙宽度,外场增强催化性能等,但是这些方法都很难利用到近红外区域内的太阳能。光热增强光催化作用一方面能利用太阳光的近红外长波长,产生光热效应;另一方面由半导体光激发产生的载流子能提供光催化活性。光热效应能为光催化带来温度提升的影响,从而达到光催化性能增强的作用。已有的光热增强光催化研究思路是将半导体与具有光热效应的其他材料复合,以提供光热增强作用,包括贵金属、石墨烯等。但由于光热和光催化活性由不同的材料产生,易使二者的活性位点相分离,导致整体活性降低,无法达到协同增强的效果。因此,如何将光热和光催化集成在同一材料上成为目前研究的重点。黑色TiO₂（B）兼具了光吸收和光催化的特性而受到广泛的研究。TiO₂（B）在保留了TiO₂的主要晶型结构的同时,将光吸收扩展到可见光乃至近红外,提高太阳能利用率;而且光催化活性也得到提升,能应用于各种领域。因此,TiO₂（B）能作为光热增强光催化材料得到研究。但已有的TiO₂（B）制备需要在氢气高压条件下完成,工艺相对复杂性且具有一定的危险性;而且由于光生电子和空穴对易在空气中被氧化,使得载流子寿命较低,导致光催化循环性差。针对这些问题,本研究将光吸收和光催化的活性位点集成在一种材料上。以TiH₂为原料,通过氧化处理及后续的煅烧工艺,得到具有光热增强光催化性能的TiO₂（B）材料;同时通过控制煅烧的温度,调节TiO₂（B）的光吸收和光催化活性,协同整体光热增强光催化性能。由于粉末催化剂回收困难并可能造成二次污染,需要一定的载体材料来扩展其应用范围。受到荷叶表面微观结构及其具有的强疏水性和自清洁性启发,本研究以玻璃纤维布为基底,制备了TiO₂（B）薄膜/玻璃纤维布复合材料,该复合材料具有成功模仿了荷叶表面粗糙结构,具有强疏水性和减反射性能,达到了光热增强光催化性能的效果。综上所述,本文主要研究内容如下:（1）以二价钛离子氢化物为初始前驱体,经预处理后获得含多价态钛离子的二次前驱体。并以此为主要复合剂,通过研究烧结气氛、热烧结温度及热反应时间对光热增强光催化性能的影响,优选具有最佳性能的TiO₂（B）配方组合。合成的TiO₂（B）在250 nm²000 nm波长范围内具有很强的光吸收能力,且在T℃下煅烧所得的TiO₂（B）具有最佳的光催化降解有机污染物的能力,2 h的降解效率是P25的1.6倍。此温度即为光热光催化性能最佳的煅烧温度。（2）受具有表面超疏水性与无序乳突阵列的减反射性能的荷叶构型启发,通过溶胶-凝胶法,将优选的具有最佳光热增强光催化性能的TiO₂（B）与玻璃纤维布复合,制备了仿生荷叶表面微观结构的TiO₂（B）薄膜/玻纤布复合材料。通过研究复合材料表面形貌、成分结构及光吸收性能,证实其仿生结构及讨论成分缺陷等对光吸收和光催化的影响机理。（3）在确定了复合材料的成分和结构后,本研究重点测试了该材料的各种性能,包括其疏水性能、光热性能、光吸收角度低依赖性及光催化性能和循环稳定性;通过这些测试来探究复合材料的光热性能和光催化性能,同时研究光热对光催化性能的影响,证实复合材料的光热增强光催化性能。光热测试证实了合成的仿生复合材料具有较好的光热升温效应,且复合材料的光催化降解效率是P25的2.5倍,具有优异的光热增强光催化性能。