近些年,由于微环境中挥发性有机物（VOCs）污染问题比较严重,人们对其给予了越来越多的关注。常见的毒性较大的VOCs有苯、甲醛、硝基苯等,当VOCs浓度超过一定值时,他们将直接危害着人们的身体健康,且又是PM2.5的主要前体物。半导体二氧化钛具有价格便宜、无毒且易制得、化学性质比较稳定,具有很强的抗腐蚀性、导带上的电子和价带上的空穴具有很强的氧化—还原能力的特点,它被广泛作为光催化剂用于微环境中VOCs的光催化降解的研究和实践中。但二氧化钛的禁带宽度大,不能被可见光激发活化,存在自然光的利用率低的问题。因此通过掺杂改性来增强二氧化钛光催化材料对可见光的响应是近年来国内外最活跃的研究方向之一。本文对二氧化钛纳米管用于挥发性有机物（VOCs）的光催化降解实验研究和模拟计算进行了综述,在参考大量文献的基础上,采用基于密度泛函理论的第一性原理计算了掺杂方式和Fe掺杂量对锐钛矿Fe/TiO₂（001）的能带结构和态密度的影响、苯分子和甲苯分子在不同种掺杂Fe/TiO₂（001）上的吸附能和吸附位的关系。计算结果表明:表面间隙掺杂比替位掺杂更利于减小TiO₂的禁带宽度,且当掺杂浓度为6.122%时,相比纯TiO₂的禁带宽度减小幅度最大可达59.3%,掺杂浓度在2.083%—4.167%之间,光生空穴的电势为1.82—2.31eV,表面Fe掺杂TiO₂具有很强的氧化性;C₆H₆和C₇H₈分子在锐钛矿型Fe/TiO₂（001）表面以水平吸附为主,间隙掺杂和替位掺杂共同存在时,Fe/TiO₂（001）表面对分子的吸附能较大,在研究浓度范围内,随Fe原子掺杂浓度的增加,吸附能并不像带隙一样呈减小的趋势,而是当Fe原子掺杂浓度为4.082%时,即双原子掺杂时苯和甲苯的吸附能最大,分别为2.882eV和3.921eV,且涨幅达到63.2%和47.4%,在吸附过程中,苯和甲苯分子中苯环上部分C原子与TiO₂中的Fe原子和Ti原子成键,形成化学吸附,两种气体分子都更容易吸附于TiO₂表面的Fe掺杂处,吸附能大小为:C₇H₈>C6H₆。为了验证上述计算结果,本文利用Fe/TiO₂纳米材料对微环境苯系物进行暗环境吸附实验和光催化降解实验研究。实验表明:在黑暗环境内,当Fe/TiO₂纳米管同时分别吸附两种单一气体时,两种气体吸附率非常接近,但当吸附苯与甲苯的混合气体时,甲苯的吸附率明显高于苯的吸附率,最大可达3.4倍,可以看出在混合气体中,甲苯对苯的吸附存在抑制作用,存在比较明显的竞争吸附。Fe/TiO₂纳米管对苯和甲苯的吸附量大小与模拟计算中两种分子在Fe/TiO₂表面吸附能的大小是相符合的。对于单一气体苯（甲苯）吸附率来说,催化剂用量相同时,停留时间从5min增加至15min时,二氧化钛纳米管对苯和甲苯的吸附率增大,但涨幅总体呈减小趋势,吸附率平均涨幅50.43%（48.69%）;通过研究苯与甲苯的混合气体的吸附率和光催化降解率,发现催化剂用量在1⁴片内,吸附率与降解率成正比,可以说明制备具有良好吸附形貌的TiO₂纳米管对于提高降解率有重要的意义。但当催化剂用量达到5片时,降解率下降,原因是反应器皿内催化材料数量增加,导致部分材料互相遮挡不能被光直接照射,光生空穴数量的增加幅度较小。TiO₂纳米管由于掺杂的原因使光催化降解率增加,这与模拟计算中掺杂Fe原子使TiO₂禁带宽度减小,对可见光响应增强的结论是相符合的。