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作为一种广泛应用的光催化剂,纳米TiO2具有廉价易得、稳定性好、无毒副作用、易于回收等特点。通过改性或修饰后的纳米TiO2可有效地分离光生空穴-电子,提高光子效率,具有较高的光催化活性。本论文合成了Pt-Cu/TiO2、Ag/TiO2和Ti02纳米薄片三种改性纳米TiO2,通过X射线衍射(XRD)、BET、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、UV-Vis等分析手段对三种改性材料的结构和特性进行表征,并系统地研究了三种材料的光催化性能。主要得到如下结论：(1)浸渍法制备了TiO2负载的Pt-Cu双金属光催化剂,以苯作为空穴捕获剂,用于地下水中硝酸盐的去除。结果表明,除700℃焙烧所得TiO2载体外,其它负载双金属Ti02载体上有Pt-Cu合金形成。在空穴捕获剂苯存在时,Pt/TiO2和Cu/TiO2可分别将硝酸盐还原为氨氮和亚硝酸盐。Pt-Cu/TiO2在光催化去除硝酸盐时表现出较高的N2选择性。催化反应活性和N2选择性与Ti02载体性质、Pt/Cu比、金属负载量有很大关系。其中双金属催化剂由300℃焙烧所得Ti02载体、Pt/Cu比为4/1,金属Pt负载量为5 wt%时,与其他双金属催化剂相比具有最高的催化活性和N2选择性。此外,以污染物苯作为空穴捕获剂重点在于利用光催化技术实现污染物的同步去除。(2) Ag/TiO2采用光沉积法合成。本论文以甲酸作为空穴捕获剂,研究催化剂Ti02和Ag/TiO2光催化去除Pb(Ⅱ)的效果。结果表明,Ag的沉积可提高Ti02光催化去除Pb(Ⅱ)的效果,且Ag负载量为0.99 wt.%时催化活性最高。以Ag(0.99)/TiO2为催化剂研究Pb(Ⅱ)去除初速率与甲酸和Pb(Ⅱ)初浓度的关系。研究发现,Pb(Ⅱ)去除初速率与Pb(Ⅱ)初始浓度呈线性关系；对甲酸来说,在低浓度时,Pb(Ⅱ)去除初速率随甲酸浓度增大逐渐增大,而高浓度时Pb(Ⅱ)去除初速率接近相等。Pb(Ⅱ)的光催化去除受pH影响较大,pH为0.8、2.0和2.5时,100 min后Pb(Ⅱ)光催化去除率分别为11.8%、91.2%和98.6%,表明在所研究pH范围内,Pb(Ⅱ)去除率随pH升高而增大。(3)以钛酸纳米管为前驱体,通过添加NaF高温水热合成了(001)面暴露的Ti02纳米薄片,并对其催化苯酚光降解行为进行了研究。结果表明经水热反应后,钛酸型Ti02纳米管(NT)转晶成锐钛矿型Ti02纳米薄片(NS),且具有高(001)暴露面。和NT相比,NS对苯酚的光催化降解活性显著提高,其活性随水热温度升高而增加。NS光催化去除苯酚符合一级动力学,其中200℃合成的NS反应速率常数k最高,为0.083 min-1。同时,苯酚的光催化反应初活性与其初浓度的关系符合Langmuir-Hinshelwood模型,表明苯酚的光催化降解受吸附控制。