TiO2光催化氧化技术因其具有能耗低、反应条件温和、操作简单、可减少二次污染等突出优点而日益受到重视。然而由于TiO2的带隙能较大（3.2eV），只有在能量较大的紫外光照射下才能表现出光催化活性。而紫外光在太阳光中所占比例较小，且在水体中传播时衰减很快，使得其光利用效率很低，此外，光生电子与空穴的复合几率也较高，以致光量子产率较低。这些不利因素均使TiO2光催化技术在水处理的实际应用中受到限制。　　本论文针对TiO2催化剂对太阳光利用率低的问题，提出了有机小分子染料表面光敏化方法来对TiO2/Ti光电极进行改性的设想。采用新的制备改性电极的方法：以阳极氧化方法制备的纯TiO2/Ti光电极为基体，聚乙烯醇为成膜剂，通过在成膜剂中加入一定体积浓度的染料溶液制得复合成膜剂，采用浸渍提拉的方法在基体表面成膜。以若丹明B为目标物质进行光催化氧化，对染料表面光敏化改性电极制备的染料种类、掺杂的体积浓度、成膜剂的浓度、成膜剂与染料溶液的比例等工艺条件进行优化，得到在可见光下具有高光（电）催化性能的活性黄表面光敏化光改性光电极和亚甲基蓝表面光敏化改性光电极。　　本论文利用活性黄表面光敏化改性光电极，在可见光源下对甲草胺溶液进行光电催化降解的研究。优化了甲草胺光电催化降解过程中外加偏压、溶液初始pH值及溶液初始浓度等工艺条件。对甲草胺溶液的反应动力学规律的初步研究结果表明，甲草胺溶液的光电催化氧化遵循拟一级反应动力学规律。　　此外，针对光电催化氧化反应器存在的一些弊端，本论文提出了改进方案，设计并开发出新的反应器。反应器在改进前后的对比实验表明，新的反应器对于目标物质的处理，从当量处理量和当量处理效率方面，均有很大的提高，分别提高了56倍和7.4倍。