氟喹诺酮类抗生素（FQs）是应用最广泛的抗生素类药物之一,近年来,FQs在水环境中被广泛检测到,FQs的残留问题及潜在危害引起了人们的重视。传统的水处理技术对FQs的去除效果并不理想,而光催化技术作为一种高级氧化技术,可以有效地去除水环境中的难降解有机物。为解决光催化剂载流子复合率较高、粉末态催化剂难以重复利用等问题,本研究采用阳极氧化法制备了TiO₂纳米管光电极,优化了制备条件,并使用电化学还原法对其进行自掺杂改性,对自掺杂TiO₂纳米管光电极使用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱分析（XPS）和电化学工作站进行了表征分析。以自掺杂TiO₂纳米管为工作电极,诺氟沙星为目标底物,研究了自掺杂TiO₂纳米管光电极对水中氟喹诺酮类抗生素的光电催化降解效能及降解动力学特性,为该技术的工业化应用提供参考。主要研究结果如下:1、阳极氧化法制备TiO₂纳米管光电极的影响因素研究使用阳极氧化法制备TiO₂纳米管光电极的过程中,阳极氧化电压、氧化时间、氧化温度和煅烧温度均会对制备的TiO₂纳米管的光电催化性能产生影响。在本实验的研究范围内,阳极氧化电压越高、氧化时间越长,制备出的TiO₂纳米管光电催化性能越好;氧化温度和煅烧温度对TiO₂纳米管光电催化性能的影响则存在最佳值,在氧化温度为25℃、煅烧温度为550℃条件下制备的TiO₂纳米管光电催化性能最好。2、自掺杂TiO₂纳米管光电极的制备与表征使用电化学还原法对TiO₂纳米管光电极进行了自掺杂改性,发现当还原时间为0⁶0s时,自掺杂TiO₂纳米管的光电流密度随还原时间的增大而增大,继续提高还原时间时,光电流密度则不再增加,推测其原因可能是Ti³⁺的掺杂已达到饱和。对自掺杂TiO₂纳米管光电极进行了SEM、XRD、XPS和光电化学性能的表征,发现电化学还原法不会改变纳米管的表观形貌和晶型结构;XPS的表征结果说明电化学还原法成功地实现了Ti³⁺的自掺杂。光电化学性能的测试结果说明自掺杂改性使纳米管光电极的导电性能大大提高,并且提高了光生电子-空穴对的产生、分离和传输效率。3、自掺杂TiO₂纳米管光电极降解水中诺氟沙星的研究诺氟沙星的光电催化降解反应遵循Langmuir-Hinshelwood（L-H）拟一级反应动力学模型。当外加偏压为1.2V、电解质浓度为0.01mol/L,诺氟沙星初始浓度为5mg/L时,反应5h后自掺杂TiO₂纳米管对诺氟沙星的降解率为92.1%,表观速率常数为0.4986 h^-1,是单纯光解的6.05倍、单纯光催化时的2.40倍,说明外加偏压可以有效地促进载流子的分离从而显著地提高自掺杂TiO₂纳米管光电极的光催化效能。但诺氟沙星在光电催化降解过程中并未全部矿化,反应5h后,总有机碳（TOC）的降解率仅有39.19%。在诺氟沙星的降解过程中,h_v⁺、·OH和·O₂^-都起到了一定作用,且对诺氟沙星降解率的贡献从大到小依次为·O₂^-、h_v⁺、·OH。自掺杂TiO₂纳米管光电极的重复性和稳定性良好,连续使用了五次之后,对诺氟沙星的光电催化降解率仅下降了0.6%,具有良好的应用潜力。