开发出一种在高湿度条件下有效治理室内空气的净化技术,制备出环保型净化材料,改善室内空气质量,是一项切合实际意义的重大的研究课题。多年来,纳米光催化氧化技术作为一种极具发展潜力的绿色净化手段,能够有效地治理气态污染物,已被越来越多的业内人员所肯定。然而,科学研究发现,高湿度的存在会抑制光催化技术的发展,阻断光催化反应的进行。将光催化氧化技术在高湿度条件下直接应用于室内空气中污染物降解不但降解较慢,还会使得光催化剂失活。因此光催化氧化技术并不能直接应用于室内空气净化中。碳材料如石墨烯、碳纳米管等不但可吸附室内空气VOCs,将其按需进行还原改性后亦可作为光催化剂TiO₂的良好载体并高效应用于高湿度环境中。将光催化技术与吸附技术相结合,二元协同作用净化室内空气污染物,形成一种联用净化技术,对于改善高湿度条件下的室内空气品质具有重要意义。本论文设计出的吸附光催化材料有TiO_2-x/rGO、CNT-TiO₂两种复合材料。Al粉的还原可以调控rGO表面的亲疏水性,使得光催化复合材料表面湿度适中,有利于光催化反应的进行。先将有机污染物吸附到催化剂的表面,TiO₂进而发挥其光降解作用将有毒污染物降解。由于室内VOCs浓度过低,不容易降解,先吸附后降解是我们采取的最佳措施,并且选用碳纳米管串联空腔结构的TiO₂更加有利于低浓度VOCs的扩散。因此对其进行全面系统的理论与实验研究具有很现实的意义,这也是本文的研究目的所在。同时为更好的贴合室内VOCs浓度较低实际情况,以低浓度气相甲苯为模拟室内污染物,通过湿度计监测反应腔室内的湿度变化,并且系列地研究了所制备材料的吸附和光催化性能,解决了低浓度VOCs难富集、高湿度条件下光催化剂易失活的现象。研究发现:（1）Al粉的还原可以调控rGO表面的亲疏水性,使得光催化复合材料表面的亲疏水性有利于光催化反应的进行。（2）直接光催化降解的速率较低（TiO₂光催化降解甲苯的反应是一级反应）,我们采取先吸附后降解的反应模式。先将有机污染物吸附到催化剂的表面,TiO₂进而发挥其光降解作用将有毒污染物降解。（3）通过进一步选用碳纳米管串联空腔核壳结构的TiO₂,更加有利于低浓度VOCs的扩散。本论文的研究工作为光催化技术在室内空气治理中的应用积累了丰富数据,尤其对高湿度条件下的空气污染物治理具有重要借鉴意义。论文的主要内容包括:（1）高湿度低浓度条件下rGO对气态甲苯的吸附性能研究采用对GO进行铝粉、氢气还原两种方法对比分析了Al-rGO和H₂-rGO在不同湿度不同浓度条件下对甲苯的吸附性能。研究发现湿度的变化对其吸附性能影响很大,同时也对活性炭进行氢化还原与之进行吸附测试比较。结合XRD、Raman、FESEM、BET等表征手段,阐述了几种吸附材料的构效关系。结果显示在高湿度低浓度条件下Al-rGO的吸附效果略优于H₂-rGO,而氢化活性炭的吸附效果最佳,但是由于对光的响应弱于rGO,其并不有利于后续的光催化过程,因此,综合考虑,铝粉在660^oC下还原GO 3小时为最佳吸附条件。该条件可以很好地调控rGO表面的亲疏水性。在相对湿度为80%,甲苯初始浓度为20 mg·m^-3的条件下,Al-rGO的最大吸附量达到5.72 mg·g^-1。实现了对室内气体环境良好的净化作用。（2）一步还原法制备的TiO_2-x/RGO复合材料在高湿度低浓度条件下光催化降解气态甲苯的性能研究采用铝粉做还原剂通过一步还原法同时将氧化石墨烯和二氧化钛还原,成功制备了具有氧空位的吸附-光催化纳米复合材料。并借助FESEM、XRD、FT-IR、UV-vis等手段证明了TiO₂纳米颗粒均匀地分布在rGO表面。通过系列实验探究出了TiO₂与rGO的最佳匹配比例为10 wt%,以及该比例下的材料在相对湿度为80%,甲苯初始浓度为20 mg·m^-3的条件下,具有最佳的吸附和光催化活性,对人类的日常生活和身体健康具有十分重要的意义。（3）碳纳米管串联空腔核壳球状TiO₂复合材料在高湿度低浓度条件下光催化降解气态甲苯的性能研究为了实现气相甲苯分子良好的扩散,我们拟合成出碳纳米管串联空腔核壳球状TiO₂复合材料。利用微波法先合成出不同醇类溶剂体系的碳纳米管串联实心球状TiO₂复合材料,再利用醇热法实现叶绿体状的s-CNT-TiO₂由实心到空腔结构的变化。XRD、FESEM、TEM等表征表明叶绿体状s-CNT-TiO₂的合成以及不同醇类溶剂会导致产生不同结构的s-CNT-TiO₂,而具有空腔核壳状结构的k-CNT-TiO₂在相对湿度为80%,甲苯初始浓度为20 mg·m^-3的条件下具有良好的吸附和光催化降解作用。实验表明,该材料可对甲苯快速富集和持续降解,具有更加广阔的应用前景。