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本论文主要对Fe3+、Zn2+、Cr3+三种过渡金属离子掺杂TiO2光催化剂和微波改性一种过渡金属离子掺杂TiO2光催化剂进行了优化制备的研究；并以甲基橙为模拟污染物考察不同工艺制备的纳米TiO2光催化剂对甲基橙光降解效果和光催化反应速率等指标，并评判不同催化剂的催化活性高低；最终将经微波改性优化制备的过渡金属离子掺杂TiO2光催化剂应用于三氯苯的三种同分异构体的光催化降解中，以考察其光催化降解效果。三种过渡金属离子掺杂的TiO2光催化剂对甲基橙的光降解效果表明，Fe3+、Zn2+和Cr3+三种过渡金属离子的掺杂均在一定程度上能提升TiO2光催化剂的催化活性，其中Fe3+的提升效果最佳，Zn2+、Cr3+的掺杂对TiO2光催化剂的光催化活性的提升效果有限且不如Fe3+明显，主要是因为而Fe3+与Zn2+、Cr3+相比更易在掺杂改性TiO2时在其形成较多的电子和空穴捕获陷来提高TiO2的光催化活性。根据实验结果得出，在三种过渡金属离子的掺杂中当Fe3+掺杂量为0.1%时，光催化剂催化活性最高，其对甲基橙的光降解效果最好且光催化反应速率最快。选取催化活性最高的Fe3+掺杂量为0.1%的TiO2光催化剂作进一步的微波改性实验研究表明，投加量为1g/L时光降解反应速率最高，当微波功率逐步增大至400W时，TiO2晶体粒径逐渐较小，其比表面积增大，此时催化剂的催化活性最高。进一步增大微波功率则引起Fe3+由TiO2晶体内向外移动，导致TiO2晶体结晶度增大催化活性降低。不同微波辐照时间条件下制备的Fe3+掺杂量为0.1%的TiO2光催化剂对甲基橙的降解效果显示，8min时光降解反应速率最快。所以在微波功率为400W，辐照时间为8min的条件下制备的Fe3+掺杂量为0.1%的TiO2光催化剂的光催化活性最佳。应用优化制备的光催化剂对三种三氯苯的光降解实验表明，与Fe3+掺杂量为0.1%的TiO2光催化剂和普通TiO2光催化剂相比，经微波改性优化制备的光催化剂具有更高的光催化活性，对三氯苯的光降解效果更好。