随着社会经济的巨大发展以及人们物质生活水平的提高,环境污染问题越来越成为人们关注的焦点,环境治理成为人们提高生活质量的一个巨大阻力,并且随着全球资源匮乏日益严重,寻找可高效利用可持续发展的能源成为人类发展的总趋势。光催化技术是一种可以将太阳光能转化为化学能的技术,具有节能、环保的优点,因此半导体光催化技术作为新型清洁技术应运而生。其中,TiO₂作为使用最广泛的一种光催化剂受到广大学者的关注,TiO₂的带隙值为3.2 eV,因此吸收波长只能响应紫外光区域的光波,然而紫外光只占太阳光能的3%到5%。为了增加TiO₂在可见光区域的吸收能力,科学家们提出了一系列的改性研究理论,比如与较低带隙值的半导体光催化剂复合、金属或者非金属掺杂、控制催化剂微观形貌等等。光子晶体是由不同折射率的介质周期性排列而成的人工微结构,其独特的结构,使材料对光子产生限制作用,形成光子禁带。在光子禁带边缘,光的群速度大大降低,提高了光子在材料表面的停留时间。光子晶体这一性质应用于光催化领域中可以极大的提高光催化活性。归纳本文的研究工作,主要有以下三方面的内容:1、SiO₂和聚苯乙烯模板的制备及其研究本课题采用无皂乳液法制备了粒径为265 nm、220 nm的聚苯乙烯微球以及st?ber法制备了315 nm、330 nm的SiO₂胶体微球,并将胶体微球组装为胶体晶体模板。研究了其宏观性质和微观性质,所组装的胶体晶体具有面心立方的有序结构,并形成了光子禁带。2、三维有序大孔Ti³⁺自掺杂TiO₂光催化剂降解NO的光催化活性以自组装的PS纳米球为模板,通过煅烧制备了三维有序大孔（3DOM）Ti³⁺自掺杂的Ti O₂(3DOM Ti³⁺-TiO₂)。通过扫描电子显微镜（SEM）,X射线衍射仪（XRD）,瞬态光电流密度（PC）,X射线光电子能谱分析（XPS）和紫外可见漫反射（DRS）等手段对制备的3DOM材料的形貌、组成及其孔隙结构进行了研究。上述材料的表面具有六方有序的大孔排列形式,通过SEM和DRS表征,证明三维有序大孔结构确实有调节光吸收的作用。在获得TiO₂光子晶体结构的基础上,为了拓展Ti O₂的光谱响应范围,我们使用冰水淬火的方法实现了Ti³⁺自掺杂的,并对其结构做了详细的研究,研究结果表明,在可见光下,Ti³⁺-TiO₂的光催化速率是粉体TiO₂的3.5倍。3、3DOM Ti O₂/CeO₂光催化剂降解RhB的光催化活性研究以自组装SiO₂纳米球为模板,通过煅烧和模板刻蚀制备具有三维有序大孔结构（3DOM）的TiO₂/CeO₂复合光催化剂（3DOM TiO₂/CeO₂）。用XRD、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、SEM等手段对所制得的光催化剂进行表征,由SEM可以看出,所得3DOM TiO₂/CeO₂呈周期性阵列孔结构。在模拟太阳光下,以罗丹明B为模型降解物,对样品的光催化活性进行测试,结果表明,3DOM TiO₂/CeO₂的光催化降解活性与TiO₂/CeO₂相比得到进一步提高。结合DRS和PC测试结果进行分析,3DOM TiO₂/Ce O₂的光催化性能进一步提高的原因可能是由于3DOM结构可以产生慢光子效应,提高了TiO₂/CeO₂复合光催化剂的光吸收能力,产生更多的光生载流子,从而进一步提高了TiO₂/CeO₂的光催化性能。