通过聚苯胺改进锐钛矿型二氧化钛的光催化性能具有重要的学术意义和实用前景,目前受到广泛关注。本文通过化学氧化原位聚合的方法制备了二氧化钛/聚苯胺复合微粒材料,利用X-射线衍射、场发射透射电镜、傅立叶变换红外光谱、紫外-可见吸收光谱、X-射线光电子能谱、激光粒度分布、热失重分析等手段对复合微粒材料的结构和性质进行了表征,并测定了不同种类复合微粒的光催化性能。研究结果表明,苯胺含量、氧化剂种类和浓度、掺杂酸种类和浓度、反应温度和时间等制备条件对复合微粒材料的结构和性质有重要影响。复合微粒在溶液中的分散性明显优于TiO₂;制备过程中TiO₂的晶型没有发生改变;红外光谱分析表明TiO₂和聚苯胺之间可能存在配位键和氢键等相互作用。提出了化学氧化法原位聚合制备二氧化钛/聚苯胺复合微粒材料的过程机理。聚合过程中,TiO₂和苯胺单体之间的相互作用导致苯胺附着在TiO₂微粒的表面,在其表面和盐酸溶液中同时发生聚合反应。溶液中聚合得到的聚苯胺也可能被TiO₂微粒吸附,得到TiO₂/聚苯胺复合微粒材料。紫外可见吸收光谱表明,复合微粒材料在紫外光区的吸收减少,在可见光区的吸收增加;而且其吸收边带明显的发生红移,说明其禁带宽度降低。分析讨论了复合微粒材料不同层次的结构特征及其与光学特性和光吸收间的关系。复合微粒材料分散性的提高增加了充分接受光照的表面积,提高了表面对光子的吸收能力,掺杂态聚苯胺增强了对可见光的吸收,复合微粒界面间配位键和氢键作用使其吸收光子后能量的传递更容易,电子结构决定其光吸收后能级的跃迁。研究结果还表明,TiO₂/聚苯胺复合微粒材料光催化降解苯酚、甲基橙、2-萘酚的活性都有不同程度的提高,光催化反应速率符合L-H动力学方程。复合微粒材料对光吸收的变化,以及光生电子-孔穴复合率的降低,增强了空穴的氧化性,提高了光催化活性。