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光催化是水处理的一项新兴技术。决定其处理效果有两个主要方面：光催化剂和反应器。将光催化剂改性并负载在廉价的无机载体表面，不仅保持了高的光催化活性，而且还克服了纳米粉体光催化剂在水中易团聚以及难于分离回收等不足。悬浮式光催化反应器以纳米Ti02或者是负载型Ti02粉末为光催化剂形成悬浮液，光催化效率高。本文制备出负载型改性Ti02光催化剂，并设计出相应的循环式光催化反应器。
本文以多孔硅胶为载体，以钛酸丁酯(TBOT)为钛源，无水乙醇为溶剂，并加入表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，采用超声辅助溶胶，凝胶法制备硅胶负载Ti02光催化剂(Ti02-Si02)和硅胶负载掺钕Ti02光催化剂(Nd/Ti02-Si02)。用XRD、SEM、FT-lR、DRS、PL、DTA-TG、UV-Vis等对Ti02-Si02和Nd/Ti02-Si02进行表征分析，考察了不同制备条件对改性负载型光催化剂中Ti02晶相、负载形貌、光吸收性能等的影响，探讨其光催化机理。以高压汞灯为光源，甲基橙为探针反应，评价了不同合成条件下负载型光催化剂的活性。以农药草甘膦的光催化降解为模型反应，研究了各种条件下的光催化降解效果，得出最佳处理条件，并确定光催化反应器的设计参数。
SEM图显示Ti02成功负载在硅胶上；CTAB与TBOT摩尔比为1/10，硅胶负载Ti02的量达到最大值；超声时间3h制备的Ti02-Si02光催化活性比搅拌条件下制备的样品平均晶粒直径更小；溶剂蒸发法得到的Ti02-Si02样品表面比直接溶胶.凝胶法有更多的羟基；煅烧温度从450℃到700℃，样品Ti02-Si02由锐钛矿晶型组成，在800℃开始并形成少量金红石晶型，当煅烧温度达到900℃以后，晶体中大部分还是锐钛矿：不同温度煅烧Ti02-Si02的PL强度大小顺序为：700℃>450℃>600℃>500℃；900℃>800℃，光催化活性大小与PL强度成反比。结果表明，采用溶剂蒸发法，CTAB与TBOT摩尔比为1/10，超声时间为3h，500℃煅烧Ti02-Si02的光催化活性最佳。
煅烧温度低于800℃，Nd/Ti02-Si02中Ti02是纯锐钛矿，900℃才形成少量金红石。FT-IR光谱分析表明，Ti02与Si02发生键合作用，形成Si-O-Ti。由荧光光谱分析，适量的Nd掺杂可以降低Nd/Ti02-Si02光生电子，空穴对的复合率。0.1％Nd/Ti02-Si02对400～600nm范围的可见光吸收能力随着煅烧温度升高而降低，Nd/Ti02-Si02在584nm的吸收带强度随着Nd掺杂量的增加而逐渐增大。光催化实验结果表明，600℃煅烧0.1％Nd/Ti02-Si02的光催化活性最佳。
自制的循环式光催化反应器降解草甘膦的最佳反应条件为：初始浓度80mg/L、催化剂用量0.2g/L、pH值7、空气流量l8L/h。适量的外加金属离子Fe3+提高了草甘膦的降解率；草甘膦降解的最终产物是水、C02以及P043-、NH4+和N03离子。