本文主要研究了锐钛型TiO₂光催化剂的改性及以改性TiO₂为催化剂，在紫外光辐射下进行活性炭的光再生，并在此基础上，探索活性炭的光再生机理，与TiO₂-活性炭协同作用机制。 以亚甲基蓝为模型化合物，通过对二种典型光催化剂：正元纳米TiO₂及Aldrich公司TiO₂的催化活性评价，确定催化活性较高的Aldrich公司TiO₂为光催化剂，以之进行改性及活性炭光再生研究。并分析了正元纳米TiO₂催化活性较低的原因。 研究了热处理和贵金属沉积对催化剂活性的影响。通过400-900℃之间不同处理温度及处理时间所得光催化剂的活性比较及X射线衍射分析，确定500℃下处理2小时所得催化剂具有最佳复配晶型，其催化活性是原料TiO₂的1.04倍，锐钛型和金红石型所占比例分别为96％和4％。随着热处理温度的升高，锐钛型逐渐向金红石型转变，催化活性逐渐降低，900℃热处理6h所得TiO₂的锐钛型和金红石型所占比例分别为3％和97％，其催化活性是原料TiO₂的0.44倍。在热处理过程中，催化剂粒子有凝聚现象。采用光化学沉积法，利用AgNO₃和Na₂CO₃的光化学沉积反应在TiO₂表面沉积金属Ag，合成Ag-TiO₂光催化剂。通过对模型化合物亚甲基蓝的光催化降解，确定了最佳合成条件：AgNO₃的浓度0.2mol／l，用量为7ml／g，AgNO₃与Na₂CO₃溶液体积比为2:1，在此条件下合成的Ag-TiO₂的催化活性是原料TiO₂的7.7倍。分析了贵金属沉积对光催化剂活性的影响机理。通过比较热处理及贵金属沉积对催化剂活性的影响，证明贵金属沉积对光催化剂的改性效果要大大好于热处理。 以TiO₂和AK-TiO₂为光催化剂，主波长257nm的紫外杀菌灯为光源，亚甲基蓝、苯酚为模型化合物，分别研究木质、煤质活性炭在悬浮钛体系及负载体系的光再生。光催化剂在活性炭上的负载采用浸涂-干燥法。在论文实验条件下，采用60-80目木质活性炭为吸附剂，以Ag-TiO₂为光催化剂，采用光催化剂负载形式并在适宜光催化剂含量下，50℃下光照72h的再生率为81％，相同条件下20-28目活性炭达到相同再生率所需时间为86h。对于吸附苯酚饱和的煤质活性炭，以Ag-TiO₂为光催化剂，采用光催化剂负载形式并在适宜光催化剂含量下，维持再生液的pH值为13，50℃下光照72h的再生率为79.6％。研究表明，催化剂的使用方法、催化剂活性、再生时间、再生温度、活性炭颗粒大小、pH值、再生次数、外加氧化剂、无机阴阳离子是影响活性炭光再生效果的主要因素。负载体系的再生效果好于悬浮体系，以Ag-TiO₂为催化剂的再生效果要好于TiO₂；再生时间长，再生温度高，活性炭颗粒小利于活性炭再生；对于酸性或碱性吸附质的光再生，pH值对再生效果有一定影响；活性炭在经多次再生、吸附循环操作后，再生率下降较多；多数无机粒子对再生效果均无影响，但少量Mn²⁺即可引起催化剂中毒。 研究表明，模型化合物与其光降解中间物具有非常相似的结构，尽管高效液相色谱和气相色谱从谱图上能够反应出二者差异，但很难将其彻底分开；质谱分析结果表明，苯酚 东 北 林 业 大 学 博 士 学 位 论 文降解中间物与原苯酚试样相比己发生很大变化。负载光催化剂的活性炭微观结构观测表明，光催化剂在载体活性炭上的分布呈不均匀状态，主要集中在活性炭的大孔和表面凹陷处。光催化剂并未完全堵塞活性炭的吸附通道，因负载而造成活性炭比表面积减少的幅度相对很小。随着再生反应的进行，吸附饱和活性炭的比表面积逐渐恢复。 活性炭光再生是吸附质解吸和光催化降解共同作用的结果。再生过程包括吸附质由活性炭内部向活性炭外表面扩散、在光催化剂表面的吸附、降解、生成产物从催化剂表面脱附四个主要步骤。再生初期有机物的光催化氧化速率是活性炭光再生的速率限制步骤，随着光再生反应的进行，吸附质在活性炭内部向活性炭外部的解吸逐渐成为活性炭光再生速率的限制步骤。吸附质解吸的低速度决定了活性炭再生的长周期。对于悬浆体系活性炭光再生，吸附质的光催化降解在再生液中进行。对于光催化剂负载体系，光催化降解发生在光催化剂与活性炭相接触的界面。 在光催化氧化反应中，对于大多数有机物而言，光催化主要反应发生在光催化剂粒于表面，只有很少一部分反应发生在反应液中。因此，底物在光催化剂表面的预吸附具有重要意义。光催化剂负载体系的光再生效果好于悬浆体系。在TIO＿活性炭复合体系中，因活性炭的吸附作用为光催化剂TIO。提供的高浓度的环境是产生二者协同作用机制的主要原因。