TiO₂光催化技术因其具有能耗低、反应条件温和、操作简便、可减少二次污染等突出优点而日益受到重视,近年来在环境治理领域受到广泛研究。本文针对TiO₂粉末催化剂存在难以经济有效地分离、催化剂易于凝聚沉淀等缺点,采用溶胶-凝胶法,以钛酸四正丁酯为原料,对TiO₂纳米微晶薄膜的制备进行了研究,在普通玻璃表面上获得了负载牢固的锐钛矿型纳米TiO₂薄膜。在此基础上,选择主波长为253.7nm的紫外线杀菌灯为光源,研究了固定相纳米TiO₂耦合光催化氧化还原脱除水中无机氮的效果,概述光催化氧化还原脱氮的机理。此外,为了提高TiO₂的光催化活性,还进行了光催化剂的改性,在TiO₂纳米催化薄膜上光沉积Ag以及掺杂N元素。最后还尝试了在玻璃纤维布上负载TiO₂纳米催化剂。 实验研究的主要结果表明,以钛酸四正丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法,可制得纳米半导体光催化剂TiO₂。该反应条件易于控制,反应过程平稳,可使各组分分布均匀性达到分子水平,从而获得高质量的溶胶和凝胶,获得所需纳米粒子。所制TiO₂晶体的表面形貌、粒径能通过SEM、TEM分析得知,并可以由优化反应条件加以控制,合成出的样品为锐钛矿型纳米TiO₂,其中TiO₂薄膜中粒子的平均粒径为10～20nm。对模拟含氮污水进行光催化反应,从影响光催化去除氮的几个主要影响因素:如氮元素的初始浓度、曝气量、涂层、pH值等方面比较全面地考察了薄膜氧化和还原的性能。二氧化钛的膜,经过2小时的光照,总氮去除率可达50%以上。 在TiO₂薄膜表面进行沉积金属Ag以及掺杂氮元素的改性后,抑制了光生电子和空穴的复合,将TiO₂光谱响应范围扩展到可见光区,使光催化剂的光活性得到一定提高,增大了太阳光的利用率。另外对玻璃纤维布的尝试,证明玻璃纤维布透光性能好,易于制成膜并加工成形,便于应用。