锐钛型TiO₂纳米粒子由于粒径小、比表面积大、化学性质稳定、以及优异的光催化性能,在废水废气的处理方面有着广泛的应用前景。但直接应用存在着纳米粒子团聚严重、回收再利用困难且会造成二次污染等问题,严重限制了其大规模的实际应用。为解决这些问题,科研工作者将纳米TiO₂负载在载体上以便回收利用,其中耐候性强的聚硅氧烷（PDMS）引起了研究者的极大关注。但目前的研究主要集中在聚硅氧烷的膜形态,对其他载体形态的研究较少。本研究紧密围绕上述关键问题,设计了一种光催化纳米TiO₂牢固负载于聚硅氧烷海绵表面的PDMS/TiO₂海绵复合材料。本论文通过硅烷偶联剂辛基三甲氧基硅烷（OTMS）锚固改性商业P25纳米Ti O₂粒子,采用双蔗糖粒子模板法制备了PDMS/OTMS-TiO₂复合海绵,并调控了TiO₂粒子在复合海绵中的分布情况,研究了复合海绵降解罗丹明B染料的光催化性能。首先,以价格低廉易得的商业P25纳米TiO₂粒子为原料,采用硅烷偶联剂OTMS对其进行偶联改性,通过改变OTMS的加入量,得到一系列不同锚固密度的OTMS-TiO₂,研究了不同OTMS锚固密度对TiO₂粒子的晶型及光催化性能的影响。结果表明,OTMS成功锚固到TiO₂粒子表面,不同锚固密度对TiO₂粒子晶型和光催化性能没有影响。其次,通过物理模板法将端乙烯基硅油、含氢硅油、OTMS-TiO₂以及Karstedt催化剂混合均匀,加入模板后引发双组份硅油的硅氢加成反应,得到内含大量模板的交联型聚硅氧烷,浸泡去除模板后得到PDMS/OTMS-TiO₂复合海绵。分别研究了模板剂种类、模板剂比例、TiO₂粒子锚固改性程度、TiO₂粒子含量等因素对复合海绵形貌结构的影响。分析表明:蔗糖粒子是理想的模板剂,通过选用1:1的白砂糖和白绵糖粒子为模板,可制备出高孔隙率、高比表面积、力学性能良好的PDMS海绵,纳米TiO₂粒子经OTMS改性后与硅油相容性提高,可全部镶嵌型牢固负载于PDMS海绵上。进一步研究了TiO₂粒子的含量、OTMS锚固密度、模板种类等因素对TiO₂粒子在海绵中分布情况的影响。发现:TiO₂粒子在海绵表面裸露形成微纳结构,通过控制TiO₂含量可调节其裸露情况;当OTMS锚固密度达到一定值0.09μmol?（m2?TiO₂）-1时,TiO₂粒子即可在海绵中实现良好的负载,继续增加锚固密度对复合海绵的形貌结构影响不大。最后,在上述工作的基础上,选取罗丹明B染料分子为代表,对所制备PDMS/OTMS-TiO₂复合海绵进行光催化性能评估。分别研究了海绵孔结构、OTMS锚固密度、TiO₂粒子含量、复合海绵厚度等因素对复合海绵光催化性能的影响。结果表明:以双蔗糖粒子模板制备的复合海绵兼有大孔结构和开孔结构,光催化性能最好;随复合海绵中TiO₂粒子含量增加,光催化性能变好;薄并且比表面积大的复合海绵光催化性能好。进一步评估了复合海绵的重复利用性、其与对应复合膜的光催化性能比较及日光降解染料的性能,结果表明:复合海绵重复利用性良好;相较于复合膜,复合海绵光催化性能更好,日光下降解染料性能优异,具有良好的实际应用价值。本课题着眼于三维形态结构复合海绵的制备,通过构筑高贯通性、高比表面积、高吸光率的PDMS/OTMS-TiO₂复合海绵,提高TiO₂在载体中的裸露程度、对紫外光的利用率以及同有机物的有效接触,从而提高复合材料的光催化性能。所设计开发的PDMS/OTMS-TiO₂复合海绵具有制备工艺简单、形态结构可控、光催化性能良好等优点,有助于推动纳米TiO₂光催化复合材料的工业化应用。