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近年来，随着经济的发展，环境污染日益严重，水体污染和空气污染成为亟待解决的问题。TiO2和ZrO2稳定性好，氧化还原能力强，在光热催化治理环境污染方面具有良好的应用前景。然而，TiO2和ZrO2的禁带宽度较大，太阳能利用率低，光生载流子容易复合，从而约束其开发应用。针对以上科学难题，本论文制备了高活性的TiO2基和ZrO2基光、热催化剂，研究了催化剂降解有机污染物的机理，其主要研究内容如下： 1、将金纳米粒子沉积在海胆状TiO2（s-TiO2）的纳米带表面，制备了一种新型纳米结构的复合催化剂（Au/s-TiO2），其紫外光催化活性高于纯TiO2纳米粒子和s-TiO2。通过X射线衍射谱（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、X射线电子能谱（XPS）、荧光光谱（PL）及紫外-可见漫反射吸收光谱（UV-Vis DRS）分析得知，Au/s-TiO2拥有较大的比表面积，一维纳米线的量子限域效应使得其能带增大，还原能力增强，吸附在s-TiO2表面的Au纳米粒子可以促进光生载流子的有效分离，从而提高了光生载流子的利用率，使催化剂的光催化活性得以提高。 2、采用溶胶-凝胶法制备了一系列B掺杂的TiO2样品，并通过X射线衍射谱（XRD）、拉曼光谱（Raman）、X射线电子能谱（XPS）、傅里叶红外光谱（FT-IR）等测试技术，研究了B离子在TiO2中的掺杂模式及B离子的引入对TiO2晶型的影响。结果表明，B离子以间隙式掺杂方式进入TiO2的晶格，当掺杂量较大时，多余的B离子以B2O3物种存在于TiO2的表面。B3+离子的引入抑制了金红石相的形成，提高了锐钛矿向金红石的转变温度。 3、以氧氯化锆（ZrOCl2·8H2O）和氯化锰（MnCl2·4H2O）为前驱体，采用共沉淀法制备出Mn掺杂的ZrO2（ZrO2-Mnx％）催化剂。热催化降解污染物甲醛（HCHO）的实验结果表明，ZrO2-Mnx%具有较高的热催化活性，其中活性最好的ZrO2-Mn20%催化剂是ZrO2的2.8倍。通过CASTEP模拟计算了ZrO2-Mnx%的能带结构和电子态密度，利用X射线电子衍射谱（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外-可见漫反射吸收光谱（UV-Vis DRS）、荧光光谱（PL）等确定了催化剂的晶相结构、晶体尺寸和能级结构等，研究了Mn2+的掺杂模式和掺杂状态，利用循环伏安曲线（C-V）和催化剂的活性氧检测（ROS）对催化剂的热催化性能进行机理研究。结果表明：Mn离子的掺杂提高了ZrO2的价带，并在其带隙中形成掺杂能级，热电子可以通过掺杂能级转移到催化剂的导带，将吸附在ZrO2-Mnx%催化剂表面的O2还原成具有强氧化性的O2-、O22-，这些活性性物种可以氧化降解HCHO分子生成CO2和H2O。因此导致了ZrO2-Mnx%催化剂的热催化活性有效提高。 4、采用共沉淀法制备出Ni掺杂的ZrO2（ZrO2-Nix%）催化剂。热催化降解污染物甲醛（HCHO）的实验结果表明，ZrO2-Nix%具有较高的热催化活性，其中ZrO2-Ni1%催化剂是ZrO2的1.5倍。利用X射线电子衍射谱（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和 X射线光电子能谱（XPS）确定催化剂的晶体结构、晶胞尺寸和掺杂模式，通过紫外-可见漫反射吸收光谱（UV-Vis DRS）、荧光光谱（PL）得到其能带结构，利用循环伏安曲线（C-V）和催化剂的活性氧检测（ROS）等表征技术研究了催化剂热催化降解污染物甲醛（HCHO）的机理。结果表明：ZrO2-Nix%催化剂在禁带内形成 Ni的掺杂能级，有利于热电子的转移，同时抑制了电子空穴的复合，转移到导带的电子可以将吸附在ZrO2-Nix%催化剂表面的O2还原成O2-、O22-等，从而将HCHO分子氧化成CO2和H2O。留在价带的空穴可以直接氧化吸附在催化剂表面的HCHO分子。因此，ZrO2-Nix%催化剂的能带变窄，而表面产生了强氧化性的O2-、O22-等物种是ZrO2-Nix%催化剂热催化活性提高的原因。 5、采用共沉淀制备方法，制备出Pd掺杂的ZrO2（ZrO2-Pdx%）纳米粒子。热催化降解甲醛（HCHO）的实验结果表明，该催化剂具有很强的热催化活性，其中ZrO2-Pd20%的热催化活性是ZrO2的8.0倍。利用X射线电子衍射谱（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）研究了催化剂的晶型、尺寸，确定了Pd2+的掺杂模式和状态，通过紫外-可见漫反射吸收光谱（UV-Vis DRS）、荧光光谱（PL）等表征手段研究了ZrO2-Pdx%的能带结构，并通过循环伏安曲线（C-V）和催化剂的活性氧检测（ROS）技术对催化剂的热催化性能进行了研究。结果表明：ZrO2-Pdx%催化剂的能带变窄，并在禁带内形成掺杂能级，使吸附在ZrO2-Pdx%催化剂表面的O2分子得到导带的热电子还原成O2-、O22-等强氧化性物种，将HCHO分子氧化成CO2和H2O，而价带形成的空穴直接氧化吸附在催化剂表面的HCHO分子，因此使ZrO2-Pdx%催化剂的热催化活性有效提高。