随着现代工业的不断发展,含有大量污染物的污废水向自然界的排放导致环境污染问题日益严重。寻求符合未来可持续发展需求的污染物去除新技术,成为水处理研究领域所面临的巨大挑战。由于具有能耗低、使用范围广,无二次污染、绿色高效等特点,光催化氧化在环境修复中的应用近年来受到广泛关注。储量丰富、环境友好、催化活性高的二氧化钛被视为最具应用前景的光催化材料,然而,氧化钛光催化剂的工业化应用严重受制于其过窄的光谱利用范围和（禁带宽度为3.2 eV）过高的载流子复合几率。为获得光催化性能的进一步提升,寻求光生电荷分离的有效途径尤为关键。本论文即在构筑多酸分子修饰的二氧化钛基复合光催化剂的基础上,通过引入结构缺陷对异质界面电荷分离过程进行调控,深入揭示多酸复合、异质结构建、缺陷形成等策略对复合光催化剂在光催化辅助类芬顿和光催化活化过硫酸盐等耦合型高级氧化反应中的应用。主要研究内容如下:（1）基于缺陷重构的磷钨酸铁负载型P25类芬顿光催化剂:在对P25氧化钛结构中氧空位缺陷进行深入调控的基础上,采用浸渍法将含铁的多酸分子负载到不同表面状态TiO₂表面,考查缺陷形成、二次重构等过程对光催化-类芬顿协同催化降解有机染料活性的影响。结果表明,H₂气氛处理引入氧空位的TiO₂光催化降解污染物能力得到增强,而经过单氰胺复合二次煅烧处理后有利于氧空位进行空间分布重构,重构后的缺陷更加有利于P25表面的光生电荷向含铁多酸分子转移。借助P25光催化剂光生电荷分离能力的提升和类芬顿试剂活性位点的增强,缺陷重构的类芬顿光催化剂在降解亚甲基蓝染料的反应中呈现出13倍提高的催化活性。（2）缺陷重构的二氧化钛纳米线与磷钨酸铁复合构建类芬顿光催化剂:为进一步增强复合光催化剂的活性位点,将含铁多酸与所制备的二氧化钛纳米线相结合,构建缺陷调控型类芬顿光催化剂。实验表明,基于一维TiO₂纳米线制备的复合催化剂较P25体系具有更高的比表面积,氧空位引入和缺陷重构同样可以促进光生电子向多酸分子的转移,从而使缺陷重构的类芬顿光催化剂在协同降解有机染料和5-磺基水杨酸的反应中效率较原始TiO₂提高5倍和3.5倍。光催化剂表面氧空位活化氧气生成的超氧自由基（·O₂^-）和类芬顿反应生成的羟基自由基（·OH）是降解效率增强的主要原因。（3）构建以晶面二氧化钛/磷钨酸铁为光催化剂活化过硫酸盐降解有机污染物体系:采用高能{001}暴露面的TiO₂,设计Fe-POM/TiO₂/PS耦合体系,通过光催化与过硫酸盐活化的协同作用,显著提高催化剂降解双酚A的能力。Fe-POM/TiO₂/PS体系的双酚A去除率分别是Fe-POM/TiO₂光催化体系和光活化过硫酸盐体系的7倍和18倍。研究表明,催化活性增强主要归因于大量SO₄^-·和·OH自由基的生成。基于以上研究,为基于晶面工程和缺陷调控等策略构筑电荷高效分离的界面,并进一步耦合类芬顿和过硫酸盐活化等反应过程协同处理水中污染物提供了崭新途径,为耦合高级氧化技术开发提供了有益借鉴。