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纳米TiO2薄膜光电催化技术具有反应条件温和、降解彻底、低能耗以及催化剂无毒、稳定、可以回收等优势,在污水处理和空气净化方面应用前景广阔。常规的光电催化技术采用稳压直流电作为驱动电压,需要稳压直流电源装置。本文采用整流的交流电,一方面作为阳极氧化法的驱动电压,制备TiO2纳米管阵列(TiNT),开发性能优异的光催化剂;另一方面作为TiO2薄膜的驱动电压,进行光电催化去除液相污染物,寻找高效的驱动电压。本文采用单池/双池反应体系明晰光电催化还原六价铬(Cr(VI))的机理,将还原Cr(VI)与降解罗丹明B(RhB)结合,从充分利用光生电子和空穴的角度改进TiO2光电催化技术。本研究主要内容包括： ⑴采用二极管(以D表示)对正弦交流电(sine)进行半波(用1个二极管)和全波(用4个二极管)整流,获得sine-1D和sine-4D整流的交流电。以sine、sine-1D、sine-4D和直流电(DC)作为阳极氧化法的驱动电压,制备TiO2纳米管阵列(TiNT),分析不同类型的氧化电压对TiNT形貌、生长过程和光电催化性能的影响。研究结果表明:在乙二醇电解液中,sine-1D、sine-4D均可制备出排列有序、管形规则的TiNT,而sine不能;与DC相比,sine-4D制备的TiNT光催化活性较好,制备TiNT所需的电压较低,是一种方便、节能的氧化电压。Sine-4D与DC制备的TiNT的生长过程相似,都经过多孔膜-不规则TiNT-规则TiNT三个阶段,但sine-4D氧化下,TiNT生长速率更快。 ⑵以未整流、半波整流、全波整流方波交流电(sq、sq+1D、sq+4D)及DC为光电催化反应的驱动电压,用于TiO2/ITO薄膜(在导电玻璃ITO上负载的TiO2薄膜)光电催化氧化液相罗丹明B(RhB)。研究发现:sq+1D驱动下TiO2光电催化降解RhB的性能最佳,光电协同效率可达到25.9,显著高于DC、sq+4D、sq驱动下的光电协同效率(分别为9.0、9.5、1.0),反应主要受电压有效值的影响,受频率和占空比的影响较小。 ⑶采用单池/双池反应体系分析TiO2光阳极和阴极对还原Cr(VI)的贡献,并考察空穴捕获剂柠檬酸、光阳极/阴极材料、外加偏压对光电催化还原Cr(VI)的影响,探讨同时去除Cr(VI)和RhB的可行性。研究结果表明:光电催化还原Cr(VI)包括两个途径,一个是Cr(VI)在TiO2光阳极表面捕获光生电子还原,另一个是Cr(VI)在阴极表面发生电化学还原,前者需要体系中有空穴捕获剂的存在,后者需要采用利于Cr(VI)还原的阴极材料,而性能优异的TiO2光阳极和适宜的外加偏压均能够提高这两个途径的还原速率。TiO2光电催化同时去除Cr(VI)和RhB是可行的,二者均能促进对方的去除。