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利用光催化反应降解油污是一种清洁、低成本的方法,TiO2稳定性好,无毒且成本低,是目前研究最为广泛的光催化剂。但TiO2光催化剂的禁带宽度较宽,只能吸收利用太阳光中极少量的紫外光部分进行光催化反应。为了使太阳光中占主要部分的可见光得到有效利用,本实验通过向TiO2光催化剂中掺杂Ce3+离子和Bi3+离子对TiO2光催化剂进行改性,扩展TiO2光催化剂的光谱响应范围,提高其对可见光的利用率。实验结果表明,在最佳条件下制备的贝壳基Ce3+-Bi3+-Ti02光催化剂对石油的15h降解率可达78.92%,实验结果较为理想。本实验通过溶胶-凝胶浸渍法,向贝壳基载体上负载光催化剂。实验先考察了单独掺杂Ce3+离子对提高TiO2光催化剂降解油污效率的影响。通过对照实验,确定Ce3+离子最佳掺杂量为ω%=2.0%。最佳煅烧活化温度为500℃。在确定了Ce3+离子掺杂对TiO2光催化剂的改性效果后,进一步考察了Ce3+、Bi3+共掺杂对TiO2光催化剂的改性效果。在维持Ce3+离子的掺杂量为最佳掺杂量的基础上通过对照实验确定Bi3+离子的最佳掺杂量为ω%=4.0%,最佳煅烧活化温度也是500℃,在最佳条件下贝壳基Ce3+-Bi3+-TiO2光催化剂对石油的15h降解率可达78.92%。通过SEM、TG、XRD、UV-Vis表征进一步分析光催化剂。分析结果显示,掺杂Ce3+离子和Bi3+离子后,贝壳基TiO2光催化剂的表面结构、晶型、光谱响应范围等都发生改变,能够为实验结果提供合理的解释。Ce3+离子改性TiO2光催化剂的原因主要是：掺杂的Ce3+离子进入到TiO2光催化剂晶体中,使其晶格发生畸变,为了补偿畸变引起的能量变化,TiO2表面会失去部分氧原子,生成氧空位成为载流体的捕获阱,这有利于延长光生电子-空穴的复合时间,提高Ti02光催化的光催化降解效率。此外,掺杂Ce3+离子会在TiO2光催化剂中引入杂质能级,杂质能级位于TiO2的价带和导带之间,被激发的电子可以跃迁至杂质能级上,杂质能级上的电子也可以再次被激发跃迁到导带,这就相当于缩小了TiO2的禁带宽度,使激发TiO2光催化反应所需要的能量降低,激发光的波长向长波长方向移动,扩展了TiO2的光谱响应范围。向TiO2光催化剂中掺杂Ce3+离子还可以改善TiO2光催化剂在贝壳基载体表面的附着情况,SEM结果显示掺杂了Ce3+离子的TiO2光催化剂在贝壳基载体表面能够紧密、均匀的分布,并且TiO2光催化剂的颗粒变小,大大增加TiO2光催化剂与油污的接触面积,有利于光催化降解反应的发生。根据XRD结果,掺杂Bi3+离子改性TiO2光催化剂的原因可能与掺杂Ce3+离子相同,但仍需进一步考察。同时掺杂Ce3+离子和Bi3+离子的TiO2光催化剂光吸收范围红移程度更大,对光的吸收率也更高,说明同时掺杂Ce3+离子和Bi3+离子能够比单独掺杂Ce3+离子取得更好的改性TiO2光催化剂的效果。