近年来,随着社会工业化的进程加快,人类在取得快速发展的同时也带来了不同程度的水环境问题。对于水体中难降解、持续性残留的痕量污染物,科研人员利用微纳技术的精准特性,发展了一系列具备催化活性的微纳米颗粒,开发了各种降解水体污染物的研究体系。这些被功能化的活性颗粒关键特点在于具备自主运动的行为。本论文在前人对这类活性颗粒运动特征研究的基础上,通过实验验证和数值模拟两种研究方法,掌握了可自驱运动的催化剂颗粒的制备技术,并初步研究了光催化剂颗粒集群在光照条件下的运动机理。本学位论文利用中空玻璃微珠为基质材料,通过界面保护法,将催化剂铂单质部分沉积在玻璃微珠表面,制备出了表面组分非对称分布的负载型催化剂颗粒,实现了催化剂颗粒可自驱运动的有利行为。通过控制表面活性剂DDAB的浓度,铂单质在玻璃微珠表面镀覆比例可以有效改变。DDAB的浓度越高,催化活性成分铂单质分布越少;反之越多。在镀覆反应时间和DDAB浓度的双重影响下,该方法制备出的催化剂颗粒相比于物理方法具有更高的催化活性。在低浓度下的双氧水溶液环境中,催化剂颗粒由气泡溃灭产生的自驱运动平均速度高达1169.8μm/s。另外,在研究漂浮型催化剂颗粒与光催化材料相结合的实验过程中,本文发现了均质光催化剂颗粒集群在不同光场照射下表现出的超快光致运动现象。光致运动实验表明,不同频率的光会诱导出不同的运动形态。频率越高,诱导的颗粒集群运动越剧烈,颗粒速度可达mm/s量级;频率越小,颗粒集群的运动越平缓,颗粒运动速度在μm/s量级,甚至于不运动。通过分析光致运动现象,本文推断均质光催化剂颗粒集群在光照条件下产生该现象的运动机理,并提出了一种斥力模型。本文利用数值模拟软件COMSOL Multiphysics 5.0对该模型进行数值计算,模型主要用到蠕动流模块和流体粒子追踪模块。该模型以颗粒间相互作用力的大小和作用方式为主要研究思路,对不同颗粒带电量、颗粒数密度下的计算条件进行模拟。通过颗粒间相互作用力和颗粒与流体间的相互作用力的四向耦合,模型计算结果与实验现象达到基本一致。模拟结果以颗粒运动轨迹和流场运动方向来表示。上述结论分别说明利用中空玻璃微珠为载体,制备漂浮型的可自驱运动催化剂颗粒在具体试验方法上是可行的。该方法制备的催化剂颗粒其自驱运动速度高达毫米/秒量级,远远超过物理方法制备的催化剂颗粒自驱动速度。该实验结果为后续制备更多种类的功能化催化剂颗粒提供了新的参考思路。另外,通过模拟结果和实验结果的对比分析,本文证明了所提出的催化剂颗粒光驱运动的力学模型的正确性。模型验证了利用外加光场,诱导催化剂颗粒集群的运动速度高达百微米/秒量级。总之,对催化剂颗粒运动行为的初步研究,为后续应用水体污染物的降解体系建立了理论基础。