纳米TiO₂化学性质稳定、难溶于酸和碱、成本低而活性高,应用前景好。本文利用溶胶凝胶-化学还原法制备了纳米Fe⁰与TiO₂复合催化剂。XRD、XPS、UV-Vis等一系列表征手段显示Fe⁰对催化剂光吸收和光催化性质有显著影响,Fe⁰/TiO₂催化剂较TiO₂可见光响应有明显提高。将其应用于目标污染物—2,4-DCP的紫外光催化降解研究,得到以下结果:（1）不同Fe⁰添加量的Fe⁰/TiO₂催化剂光催化降解2,4-DCP,最佳铁的复合量为1.0wt%;考察了不同操作条件对2,4-DCP降解效率的影响:增加2,4-DCP初始浓度导致降解效率降低,但降解量及脱氯产物增加,有溶解氧存在下的酸性条件更加有利于2,4-DCP的催化降解;对矿化程度及反应动力学分析表明,TOC的去除率与2,4-DCP的降解效率的结果相吻合,但是反应结束氯离子释放量达到97%以上时,TOC浓度仍有21%剩余;分别用Fe⁰/N₂、Fe⁰/空气、TiO₂/UV、Fe⁰-TiO₂/VIS和Fe⁰-TiO₂/UV五种不同的降解方式降解2,4-DCP,结果表明Fe⁰/TiO₂催化剂在紫外光下催化降解2,4-DCP无论是降解效率还是矿化程度均优于其它降解方式,原因在于铁的不同价态间的循环提高了复合催化剂光催化降解活性;可能的反应机理包括吸附、脱氯、羟基化、开环,主要反应产物为CO₂和氯离子。（2）为了提高催化剂的回收利用率,利用溶胶凝胶-浸渍提拉法制备了不同Fe⁰含量的Fe⁰/TiO₂/ACF复合膜,并分别应用于2,4-DCP的降解反应,确定最佳铁的复合量为1.0wt%;考察了不同操作条件对2,4-DCP降解效率的影响:在复合膜中加入少量的活性炭纤维（ACF）可实现中间产物的继续降解,使得TOC去除率从45%提高到74%,初始浓度从10-30 mg/L增加到50-100 mg/L,2,4-DCP的降解效率由100%降为62%,但同时降解量及脱氯产物增加,酸性条件更利于2,4-DCP的降解;矿化程度及反应动力学分析表明:2,4-DCP的降解速率、脱氯反应速率大于它的矿化速率,反应结束时,溶液中仍有26%的TOC剩余,动力学分析表明反应符合二阶段的一级反应;对复合膜的稳定性和持久性进行了考察,结果表明所制备的复合膜连续使用七次2,4-DCP去除率保持在90%以上,XRD结果表明催化剂反应前后没有明显变化,仍有Fe⁰存在,复合膜膜通量较基膜没有降低;其反应机理包括吸附、脱氯、羟基化、开环,主要反应产物为CO₂和氯离子。