世界经济高速发展,生存环境也在不断恶化,环境污染成为了威胁人类生存的重大隐患问题。在各种环境污染中,有机污染是辐射面积最广、最难解决的环境问题。目前治理有机污染的方法中,物理吸附、化学氧化和微生物降解均存在效率低、使用范围窄和技术复杂等缺点。而以半导体Ti O2为代表的光催化降解技术安全高效,符合当今社会中的环保理念,成为一门新兴环保降解技术。但是Ti O2存在较大的禁带宽度和电子-空穴快速复合的缺点,光量子效率低,对太阳光的利用率不足5%。为解决以上问题,本课题相继掺杂过渡金属离子和沉积贵金属来降低带隙宽度和电子-空穴复合速度,以此来提高Ti O2的光催化性能,采用高分子凝胶负载实现回收再利用。（1）为了改善Ti O2的催化反应活性位点和延缓光生电子重组复合,通过溶胶凝胶法和碱热水法制备了过渡金属镱离子掺杂的Yb/Ti O2管状光催化复合材料,富含的氧空位和钛缺陷会显著改善Ti O2的光催化性能。实验中设置了掺杂离子浓度来探究对光催化性能的影响。最终确定Yb3+最佳掺杂浓度,其制备的Yb/Ti O2管状光催化材料对有机染料的降解残留率低至14%,光催化反应率可以达到7.86×10-3min-1。利用Yb3+与Ti O2掺杂进入晶格内部,诱发Ti O2晶格畸变产生中间能级来降低带隙宽度。实验结果表明Yb3+会限制Ti O2晶体尺寸的生长。而过高掺杂浓度的Yb3+会产生过多的缺陷结构,重新分配的电子-空穴结构会降低氧化还原能力。（2）以高分子纤维聚丙烯腈PAN作为牺牲模板,在高温烧蚀下构建中空Ti O2管结构,同时还原贵金属离子,实现Au纳米粒子沉积。然后研究了氯金酸浓度和硅酸四乙酯熏蒸时长对Au/Ti O2/Si O2材料光催化性能的影响,实验结果表明过高浓度的氯金酸会产生尺寸较大的Au纳米粒子,这会成为Au/Ti O2/Si O2光催化材料中新的复合位点,同时长时间熏蒸的硅酸四乙酯使Si O2绝缘层变厚,进而限制电子的转移速率。确定最佳制备条件为氯金酸浓度为0.5 mmol/L,熏蒸时长为4 h。Au/Ti O2/Si O2光催化材料对有机染料的降解残留率低至15%,其光催化反应速率高达5.14×10-3min-1。研究发现引入的Si O2组分不仅可以维持Ti O2管状结构,通过实现多次散射提高光程和光子利用率,同时还限制Ti O2晶体尺寸生长,抑制Ti O2晶型转变。贵金属Au纳米粒子不仅作为电子受体,还利用局域表面等离子体效应,拓展可见光吸收范围。为了满足Ti O2基光催化材料快速回收再利用,采取高分子PVA/PVP凝胶进行负载和固定。通过化学交联、冷冻干燥的方式制备得到高分子凝胶Ti O2基复合光催化材料,罗丹明B的降解残留率降低至10%,光催化反应速率常数为8.48×10-3min-1,经过3次循环测试下仍具有良好的光催化活性。