近年来,光催化技术广泛应用于污染治理、有机合成等领域,由于缺少相关设计参数、合理的研究方法及有效的动力学数据,光催化反应器的开发较为困难,因此该技术尚未实现大规模工业化。本文利用实验和反应动力学及计算流体力学（Computational fluid dynamics,简称CFD）等模拟方法,基于TiO2光催化合成和降解反应机理,分别对流场和光辐射场因素对TiO2光催化反应体系及光催化反应器性能的影响进行研究,对光催化反应器的设计优化具有一定的指导意义。本文首先开展了TiO2催化紫外光诱导原子转移自由基聚合（Atom transfer radical polymerization,简称ATRP）实验。由实验数据可知,聚合反应可控,单体转化率和聚合物分散性指数（Polymer dispersion index,简称PDI）随反应体积增大而增大。在实验数据的基础上,通过全局优化矩量法建立了photo ATRP反应动力学模型,模拟结果与实验数据吻合较好。根据放大实验的数据及反应动力学模型优化可得结论:随着反应体积增大,链终止反应速率系数Kt和失活反应速率系数Kda减小。由于反应溶液的比表面积减小,局部体积能量吸收率（LVREA）降低。反应体积增大导致混合效果变差,体系粘度增大,导致反应速率系数Kt和Kda降低。因此反应器内自由基浓度升高,聚合反应速度增大,PDI增大。综上,反应体积增大导致体系混合不均匀,加剧扩散现象,其对聚合反应体系的影响大于温度的影响。随后,为了考察辐射场和流场对TiO2光催化体系及光反应器性能的影响,根据朗播比尔定律（Lambert-Beer law,简称L-B定律）提出了光辐射强度呈指数式衰减的辐射空间分布（Spatial radiation distribution,简称SRD）模型。通过稠密离散相模型（Dense discrete phase model,简称DDPM）对气-液-固三相光催化mini流化床反应器内的多相流体力学行为及反应动力学进行了详细准确的模拟。提出的CFD-DDPM模型可得到与实验数据一致的模拟结果,从而准确预测实验现象。进而利用该模型考察光辐射场因素（辐射入射角度、光源数量）对光催化流化床反应器性能的影响,通过对气液固三相的流体力学行为以及辐射场特性进行分析,提出了在光催化反应器中光辐射场具有均匀分布的假设的局限性,并进一步讨论了反应物浓度、辐射场因素（吸收辐射强度）及流场因素（气相体积分数、固相体积分数）对反应物降解率的影响。最后讨论了辐射场、流场和反应动力学之间的关系。