一维TiO2纳米棒阵列因其优异的物理化学特性如电子传输效率高、光生电荷易分离、光散射效应强等而在光催化领域被广泛应用。本文以活性炭纤维(ACFs)为基底，制备了TiO2纳米棒阵列(TiO2 NRAs)和分枝状TiO2纳米棒阵列(TiO2 BNRAs)两种光催化复合材料，并对两种材料进行稀土镨离子掺杂。以亚甲基蓝为目标污染物，对制备复合材料的可见光催化性能进行了研究。
　　采用简单的两步水热法，在预负载TiO2纳米粒子的ACFs基底上成功制备出镨掺杂的两相TiO2(金红石-板钛矿)纳米棒阵列(Pr-TiO2 NRAs)。XRD和SEM表征结果表明，TiO2纳米棒在ACFs基底表面排列整齐、分布均匀、大小均一，直径和长度分别约250nm和2.5μm，所构建形成的双晶阵列主要沿[001]方向生长。制备出的复合光催化剂具有高比表面积和良好排列的一维纳米结构，该特征有利于提高催化剂的吸附能力，甚至有助于有效地抑制电子与空穴复合。紫外可见漫反射光谱表明，Pr的存在引起吸收边缘向长波长方向移动。光降解结果表明，在可见光照射下，掺杂Pr的样品对水介质中亚甲基蓝的降解率相比于未掺杂的样品高出20％，Pr掺杂明显提升了材料的光催化性能，而Pr的掺杂量对催化剂的降解性能影响较小。另外，在ACFs基底上生长光催化剂有利于催化剂的回收利用，并且即使在重复使用4次后光降解率也保持在76％。
　　对TiO2纳米棒阵列进行进一步的水热处理，制备出了以原有TiO2纳米棒为主干并在上面生长TiO2纳米枝状结构的分枝状TiO2纳米棒阵列(TiO2 BNRAs)。XRD表征结果表明，在TiO2主干纳米棒上生长的枝状结构是纯金红石相TiO2。SEM图表明样品具有规整的纳米棒阵列结构特征，枝状结构在主干纳米棒侧面均匀密集的生长。BET结果表明分枝状结构扩大了材料的比表面积，其比表面积约是原材料的1.5倍。相比于TiO2纳米棒阵列，分枝状TiO2纳米棒阵列具有更好的光散射效应和电荷传输性能。紫外可见漫反射光谱的结果表明，Pr的掺杂引起吸收边缘向长波长方向移动。光降解结果表明，可见光下掺杂的样品对亚甲基蓝的降解率比未掺杂样品的降解率高出10％，Pr掺杂明显可以提高材料的光催化性能，而Pr的掺杂量对催化剂的降解率影响很小。另外，与ACFs基底复合有利于光催化剂的循环使用，并且即使在重复使用4次后光降解率也保持在78％。