半导体光催化剂绿色环保、质优价廉、且可循环使用,为高效利用太阳能治理能源短缺和环境污染问题提供了一个新的研究方向。其中纳米TiO₂具有氧化性强、化学性能稳定、无毒和价格低廉等优点而被广泛应用于污水处理、空气净化等领域。然而,TiO₂的光谱响应范围窄、光量子效率低,这些因素都限制了TiO₂光催化剂的工业化应用。因此如何拓宽吸收光谱和提高量子效率对半导体光催化剂的研究具有重要意义。结合光催化机理,我们通过形貌设计来提高二氧化钛的光量子效率,并在此基础上制备CeO₂/TiO₂异质结复合纳米材料,既能拓宽光催化剂的吸收光谱范围至可见光区,又能使电子和空穴得到有效分离,提高光量子效率。具体研究内容如下:（1）采用水热法制备多级结构纳米TiO₂。研究了酸的种类、反应温度、反应时间等参数对产物形貌、晶型的影响;探讨了晶型转变、形貌演变的规律及机理。以罗丹明B和亚甲基蓝复合染料溶液为模拟污染物,考察了不同温度下产物的紫外光催化性能,探讨了比表面积、暴露晶面等对产物催化性能的影响。（2）在上述纳米TiO₂的基础上,采用水热共沉淀法制备了CeO₂/TiO₂异质结复合纳米材料。复合材料保持了纳米TiO₂的原有形貌和晶型,且CeO₂纳米颗粒在TiO₂表面均匀沉积。通过改变两种半导体材料的摩尔比,并以甲基橙溶液为目标污染物,考察不同配比样品的可见/紫外光催化性能。CeO₂复合后不仅提高了原材料的紫外光催化性能,还对可见光有响应,可见光下最高降解效率在2 h内达85%。（3）首先采用溶剂热法制备了由纳米片构成的TiO₂微球。之后在反应液中引入TiO₂纳米带作为反应位点,微球自发成串。在紫外光照射下,TiO₂微球催化活性明显优于商用P25;反应6 h制备的TiO₂花串的催化性能最佳,30 min内达到95%,且具有良好的重复利用性。制备了花串CeO₂/TiO₂复合纳米材料,复合后在可见光照射2 h后对甲基橙的降解率达到90%。