在紫外光照射下，纳米TiO2可催化降解水中难生物降解的有机污染物，但存在光催化活性不够高，光能利用率低，催化剂粒子及环境的遮蔽效应强，催化剂难以回收等问题。为解决这些长期未能攻克的难题，本工作重点研究了纳米TiO2的优化制备工艺及过渡金属离子掺杂、半导体复合、硫氮共掺杂等改性纳米TiO2的方法及其作用，并以光导纤维和玻璃为载体，以SiO2溶胶为粘合剂，研究了纳米TiO2复合光催化材料的低温制备方法，进而以此为基础设计了两种光催化反应器，以难生物降解的青霉素为模拟污染物，研究了改性纳米TiO2及其光催化反应器的作用。 研究发现，当以钛酸丁酯为前驱体，冰醋酸为水解抑制剂，乙醇为溶剂制备TiO2纳米粒子时，制备工艺参数对其光催化活性影响较大，其影响主次为煅烧温度、冰醋酸加入量、蒸馏水加入量、无水乙醇用量。在初始钛酸四丁酯为0．05mol的情况下，其优化条件为：冰醋酸加入量为5mL，蒸馏水加入量为5mL，无水乙醇加入量为30mL，450℃下煅烧。在此条件下制得的二氧化钛具有优良的光催化性能。煅烧温度影响光催化性能的实质是影响了纳米TiO2晶型和晶粒尺寸，使其光吸收特性发生变化。同时，TiO2的用量，溶液的pH值、处理溶液的初始浓度以及添加亲水性SiO2均会对TiO2的光催化性能有所影响。 采用溶胶凝胶法制备了不同含量的过渡金属离子Fe掺杂改性的TiO2。过渡金属离子Fe的掺杂可抑制TiO2晶粒的生长，引起TiO2晶格的畸变和晶胞体积的改变，拓宽TiO2的光吸收范围，适量Fe的掺杂可提高TiO2的光催化活性，最佳掺杂量为0．03%。 SnO2复合对TiO2的晶相转变温度影响很大，SnO2的掺杂会降低TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变温度，并且SnO2的掺杂量对TiO2的锐钛矿和金红石相比例有很大影响。SnO2的复合在一定范围内可以抑制TiO2晶粒的生长，同时引起吸收带边的红移，适量的掺杂可以提高TiO2的光催化性能，最佳掺杂量为3%。烧结温度会影响到TiO2的晶粒尺寸、晶型、光吸收特性，从而对复合纳米TiO2的光催化性能产生影响，本实验的最佳烧结温度为450℃。 以硫脲为掺杂剂，采用溶胶凝胶法合成了硫氮共掺杂的纳米TiO2。硫氮共掺杂抑制了TiO2晶粒的生长，同时TiO2晶格的畸变和晶胞体积的改变，这是由于硫氮元素进入TiO2晶格内取代O引起的。烧结温度会影响到硫氮共掺杂TiO2的晶胞参数和紫外．可见吸收光谱，从而对硫氮掺杂纳米TiO2的光催化性能产生影响，本实验的最佳烧结温度为450℃ 使用SiO2溶胶为纳米粘合剂，在较低的温度下将TiO2粉末负载在载体上，TiO2分散在无定形SiO2的三维网状结构中，多孔的结构极大增大了光催化剂的比表面积。SiO2溶胶的陈化时间对光催化剂的比表面积起着十分重要的影响。光催化剂在载体上负载均匀，结合牢固，与外界环境保持接触，有良好的催化活性。单根光导纤维型光催化反应器对青霉素溶液的降解结果表明，光纤侧面散射的紫外光强能够激发TiO2发生光催化反应，负载的次数对光催化反应器的影响明显。 采用纳米粘合剂法将TiO2负载在玻璃表面上，并设计了平板型光催化反应器。在平板型光反应器中，通过对负载次数、倾角、流速的研究，提出了平板型光反应器的运行参数：负载次数为7次，倾角为15°，流速为25ml/L。