近年来,随着光催化技术在环境污染治理和能源开发利用方面得到普遍的关注,具有高效光催化活性的光催化剂的研发已成为当前国内外研究的热点。基于以上研究背景,本论文的研究主要集中在两个方面:(1)探索合成具有多孔结构的ZnO纳米材料的新工艺,研究新工艺合成出的多孔ZnO在紫外光光照条件下的光催化性能;(2)对常用的TiO2光催化剂进行修饰改性,以提高其光催化活性,研究了制备工艺及反应条件对两种光催化剂N掺杂TiO2以及ZnTiO3复合TiO2材料的光催化活性的影响,并探讨了N掺杂TiO2在模拟太阳光光照条件下和ZnTiO3复合TiO2材料在可见光光照条件下对目标降解物的降解过程和机理,得到了一些有实用意义的成果,为成功实现高效利用太阳能光催化降解环境中的有机污染物提供了理论和实验依据。本论文的主要研究内容体现在以下3个方面:(1)利用混合溶剂热法合成出具有多孔结构的ZnO纳米材料。通过XRD、TEM手段对样品的组成、形貌和结构进行了表征分析,并在实验结果的基础上,对其生长机理进行了初步探讨。用罗丹明B作为目标降解物,在紫外光照射条件下对多孔ZnO的光催化性能进行了研究。光催化降解实验结果表明,多孔ZnO纳米颗粒对罗丹明B有很好的降解效果,在50 min内就能把10 mg/L的罗丹明B全部降解完全,比P25对罗丹明B具有更好的光催化降解效果,原因主要在于ZnO特殊的多孔结构。实验过程中采用的水热合成多孔ZnO的路线是一种新的液相合成方法,为其它多孔结构的金属氧化物的合成提供了新的视野。而多孔ZnO在紫外光下展现出良好的光催化性能,为降解环境中的多种有毒有害污染物提供了一种新的有效的应用途径。(2)研究了模拟太阳光条件下,N掺杂TiO2光催化材料在糠醛废水脱色方面的应用。通过XRD、SEM、DRS手段对样品的组成、形貌、结构和性能进行了表征分析,并在实验结果的基础上,对其光催化脱色处理糠醛废水机理进行了初步探讨。用糠醛废水作为目标处理物,在模拟太阳光条件下对N掺杂TiO2催化剂光催化脱色处理糠醛废水的效果进行了研究。光催化实验结果表明,当N的摩尔掺杂比例为15.7%(即N1光催化剂)、N1光催化剂用量为0.05 g/mL、糠醛废水的浓度为0.020 mL/mL时,N1光催化剂在模拟太阳光条件下对糠醛废水的光催化脱色处理效果最好。脱色处理结果表明,模拟太阳光照射12小时后,糠醛废水的脱色率为97.35%,这为糠醛废水的高效处理提供了新的思路和方法,具有很好的实用前景。跟传统的处理糠醛废水工艺相比,TiO2光催化技术对糠醛废水处理可以使废水达到排放标准的时候也大大提高了经济效益。Ti O2光催化技术作为一种新型的水污染控制技术,目前在工业废水处理研究中已经取得较大的理论和实验成果,科研工作者应该对TiO2光催化技术研究进行不断的深入和完善,TiO2光催化技术终将全面应用于工业废水处理领域。(3)研究了适用于喷涂的ZnTiO3复合TiO2大尺寸材料的制备、表征及光催化性能。通过XRD、SEM手段对样品的组成、形貌和结构进行了表征分析,并在实验结果的基础上,对其光催化降解罗丹明B的机理进行了初步探讨。用罗丹明B作为目标降解物,在可见光照射条件下对ZnTiO3复合TiO2材料的光催化性能进行了研究。光催化实验结果表明,当ZnTiO3的摩尔复合比例为2%、煅烧温度和时间为600℃和2 h、光催化剂ZnTi O3(2%)-TiO2的用量为1.0 g/L时,ZnTiO3(2%)-TiO2光催化剂在可见光条件下对目标降解物罗丹明B的光催化降解效果最好,即可见光照射5小时后,罗丹明B的光催化降解率达到97.24%,这为印染废水的高效处理提供了新的思路和方法,具有很好的实用前景。ZnTiO3-TiO2复合材料除应用于光催化领域外,由于合成出的ZnTiO3复合TiO2样品具有尺寸较大、结实、密度大等特点,因此可将其应用于喷涂领域。