随着科学技术的日益发展，社会在不断进步，随之却产生了许多环境问题。水体污染一直是人们比较关注的环境问题。高级氧化技术，作为一种新型的废水处理技术，具有处理程度彻底、不产生二次污染等特点，是一种十分具有发展前景的水处理技术。二氧化钛光催化技术作为高级氧化技术的一个分支，以其高催化活性、性质稳定、无污染、廉价等特点，在水体污染物降解和气体净化领域得到了广泛的应用。由于二氧化钛材料本身存在一些缺陷，所以开发具有可见光响应性和高光量子效率的新型二氧化钛催化剂成为了必然趋势。本文采用溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛并将其负载在活性炭上，通过XRD、扫描电镜、BET比表面积等测试方法重点研究了催化剂的结构形貌与性质特征，得到以下结论：热处理温度为400℃和500℃的催化剂晶型为锐钛矿型，热处理温度为600℃和700℃的催化剂晶型为锐钛矿型和金红石型的混合形态。二氧化钛颗粒比较均匀地负载在活性炭的表面，由于二氧化钛负载在活性炭的孔状结构中，使得活性炭的比表面积略微下降。活性炭作为载体主要提升了催化剂在可见光区的吸收强度。本文以亚甲基蓝为研究对象，通过对亚甲基蓝的光电催化降解实验来评价催化剂的光电催化活性，得出以下结论：热处理温度为600℃的催化剂光电催化活性最高，90min后亚甲基蓝的去除率为94.7%，锐钛矿型和金红石型的混合晶体有利于提高催化剂的催化活性。由正交实验得出亚甲基蓝光电催化的最佳参数，反应时间为90min，催化剂浓度为0.2g·L^-1，反应电压为15V，电解质浓度为0.5g·L^-1，亚甲基蓝的初始浓度为25mg·L^-1。亚甲基蓝的紫外可见吸收光谱图中，在波长为664nm、618nm、293nm处的吸收峰逐渐降低，最后消失。催化反应过程中光电流的产生和增强，进一步说明了外加电场对光催化反应能明显增加光催化活性。通过高效液相色谱实验，间接证明了光催化反应过程中羟自由基的存在，并且羟自由基的浓度与生成物色谱峰的峰面积呈正比关系。