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二氧化钛的能隙为3.2eV,只会吸收自然界中约5%的紫外光发生光催化作用,而对占有太阳光中很大部分的可见光(45%)却无法有效利用,这严重阻遏了其工业应用。所以,为了拓展二氧化钛光响应范围,使其在可见光下能降解工业废水,具有很深远的意义。本文以四氯化钛为钛源,先采用溶胶-凝胶法制备出锐钛矿-板钛矿混晶二氧化钛,再以N,N-二甲基甲酰胺为氮源,利用水热法制备掺杂氮原子的锐钛矿-金红石-板钛矿三相混晶纳米二氧化钛(N-TiO2),并以X射线粉末衍射仪(XRD)、X光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见分光光度计等表征手段,研究了光催化剂的结构和可见光光催化性能。实验结果表明：(1)采用溶胶-凝胶法制备混晶纳米二氧化钛的最佳条件为：TiCl4:HCl摩尔比为1：4,H2O：C3H80体积比为1：2,以PEG-20000为表面活性剂,在80℃下溶胶-凝胶化反应15h,即可得到粒径细小、分布均匀的混晶二氧化钛。然后采用水热法制备掺杂氮元素的混晶纳米二氧化钛,最佳条件为：H2O:DMF的体积比1：14,120℃下水热反应12h即可得到光催化性能优良的N-TiO2。(2)以亚甲基蓝为光降解模型,当加入未掺杂氮原子的混晶二氧化钛和商用P25时,其可见光降解率分别为5%和9%,而N-TiO2的可见光光催化降解率达到90%。由XRD和XPS分析表明,混晶二氧化钛中晶型的含量以及N-TiO2中氮原子浓度对可见光光催化性能影响巨大,这一方面归结于二氧化钛的混晶效应,能有效地阻碍光生电子-空穴对分离,除此之外,由于N-TiO2中氮原子注入到二氧化钛的晶格中,可拓展其光响应范围。(3)N-TiO2降解亚甲基蓝动力学表现为Langmuir-Hinshelwoof-一级反应动力学规律。反应速率由反应物浓度控制,光催化反应速率常数(k)与亚甲基蓝初始浓度(co)的关系式k∝c0-1。