二氧化钛光催化的研究可以追溯到80年前,人们发现了在日光照射下二氧化钛可以使涂料褪色。在过去的20年里,在空气净化,污水处理,表面自清洁以及表面杀菌等领域,二氧化钛光催化的应用引起了人们极大的兴趣。但是,在光催化降解物的机理并没有完全的弄清楚,还有待进一步的探索。本论文中,分别使用P25二氧化钛和合成的具有大比例活性晶面的锐钛矿单晶作催化剂,研究紫外光激发下降解小分子污染物以及染料的催化活性。通过对比不同条件下的（包括反应的气氛以及pH等）反应速率,对P25降解三氯乙酸的反应途径和机理进行了详细的研究。此外,选用P25做紫外光催化剂,成功地实现了在水溶液中高选择性的氧化苯肼同系物的光催化过程。同时对比具有不同优势晶面的片状二氧化钛和球形二氧化钛光催化降解罗丹明B的过程,进一步探讨了锐钛矿单晶的光电性质与它的催化活性之间的关系。1.通过氢同位素动力学效应,揭示了P25二氧化钛紫外光下降解三氯乙酸的机理。实验结果证明,在有氧和缺氧条件下三氯乙酸的降解显示了几乎相同的速率。但只在无氧条件下我们检测到了二氯乙酸这种还原产物作为中间物。进一步的实验中发现,当分别用H₂O和D₂O做溶剂时,两次的动力学常数呈现了明显差别。结合Arrhenius plots实验,我们提出一种通过非极性五元环过渡态的氢原子隧穿转移机理。2.由于光生空穴和羟基自由基具有很强的氧化能力,因此在水溶液中利用二氧化钛紫外光催化合成有机物一直得不到令人满意的结果。本文用P25二氧化钛作催化剂,以水作溶剂,并利用紫外光催化氧化苯肼同系物,高选择性的合成了偶氮类化合物。实验中发现,随着转化率的增加,选择性有所下降。但是当转化率高达70%时,选择性仍然能达到80%以上。3.用HF酸做形貌控制剂,水热法合成了表面具有较大比例{001}晶面的锐钛矿TiO₂单晶。应用TEM,XRD,XPS等技术对样品进行了详细的表征,确认了样品的结构和表面。同时又利用表面光电压谱以及瞬态光电压等手段详细的研究了这一独特材料的光电特性。通过分别与P25型TiO₂和（101）晶面占据大部分表面的锐钛矿型TiO₂对比,发现这一样品由于受到限域作用的影响,光生电荷的分离和迁移的效率很低。再进一步对比它们的光催化降解染料的活性研究中也发现有着这一独特结构特征的样品的光催化效率也是最低的。因此认为光催化活性不仅与催化剂的表面特征有关,而且自身光电性质也有着直接的联系。