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光催化降解反应是处理有机污染物的具有广阔前景的手段之一，其可以把太阳能转化为化学能，高效地把大部分有机污染物降解为二氧化碳和水。在众多半导体光催化剂中，由于TiO2在自然界资源丰富且价格低廉，同时兼备高效无毒及光化学稳定性好等优点而备受人们青睐。但是，TiO2的禁带宽度大，对太阳光利用率小，导致量子效率低。这些内在的缺陷严重制约了二氧化钛在光催化领域进一步的应用。因此，探究各种诸如元素掺杂、半导体复合等改性手段以提高二氧化钛的可见光催化活性成为了研究的重点。本文分别以TiO2纳米颗粒和TiO2微米球作为研究对象，分别采用元素掺杂、铁离子嫁接以及构建异质结等多种修饰方法，着力于提高TiO2的可见光催化性能。本文研究工作如下：
(1)制备了Ti3+-TiO2-C3N4/por复合光催化剂：采用微乳液法制备了直径在20nm左右的三价钛自掺杂二氧化钛(Ti3+-TiO2)。通过ESR分析，证明了样品中Ti3+成功地掺入TiO2晶体内部。研究发现，Ti3+的掺杂有利于降低TiO2的禁带宽度，成功地把TiO2的光响应范围从紫外光区延伸到可见光区。同时，通过与卟啉敏化氮化碳(C3N4/por)的复合，极大地增强了TiO2的量子效率。Ti3+-TiO2-C3N4/por产羟基自由基的量相比Ti3+-TiO2-C3N4有了明显提高，在可见光下具有优异的光催化降解能力。
(2)制备了TiO2-Fe-C3N4/por复合光催化剂：首先通过溶剂热法制备了TiO2微球，再采用浸渍法在TiO2表面嫁接Fe3+，最后与C3N4/por复合。研究发现，嫁接在TiO2表面的Fe3+能为TiO2价带上的电子提供了跃迁的位点并被还原为Fe2+，这种界面电荷传导效应(IFCT)使得TiO2的光响应范围从紫外光区延伸到可见光区。另一方面，由于C3N4/por在可见光下优异的产过氧化氢性能，Fe2+能够被过氧化氢氧化为Fe3+并生成大量的羟基自由基，促进了类光芬顿反应的进行。而且在TiO2-Fe-C3N4/por体系中，并不需要依赖额外过氧化氢的加入，可见光催化性能得到显著的提高。
(1)制备了Ti3+-TiO2-C3N4/por复合光催化剂：采用微乳液法制备了直径在20nm左右的三价钛自掺杂二氧化钛(Ti3+-TiO2)。通过ESR分析，证明了样品中Ti3+成功地掺入TiO2晶体内部。研究发现，Ti3+的掺杂有利于降低TiO2的禁带宽度，成功地把TiO2的光响应范围从紫外光区延伸到可见光区。同时，通过与卟啉敏化氮化碳(C3N4/por)的复合，极大地增强了TiO2的量子效率。Ti3+-TiO2-C3N4/por产羟基自由基的量相比Ti3+-TiO2-C3N4有了明显提高，在可见光下具有优异的光催化降解能力。
(2)制备了TiO2-Fe-C3N4/por复合光催化剂：首先通过溶剂热法制备了TiO2微球，再采用浸渍法在TiO2表面嫁接Fe3+，最后与C3N4/por复合。研究发现，嫁接在TiO2表面的Fe3+能为TiO2价带上的电子提供了跃迁的位点并被还原为Fe2+，这种界面电荷传导效应(IFCT)使得TiO2的光响应范围从紫外光区延伸到可见光区。另一方面，由于C3N4/por在可见光下优异的产过氧化氢性能，Fe2+能够被过氧化氢氧化为Fe3+并生成大量的羟基自由基，促进了类光芬顿反应的进行。而且在TiO2-Fe-C3N4/por体系中，并不需要依赖额外过氧化氢的加入，可见光催化性能得到显著的提高。