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利用离子渗镀和真空热氧化复合处理技术，在不锈钢表面制备成分结构可控的TiO2薄膜。借助图像分析仪、辉光放电光谱分析仪（GDOES）和X射线衍射仪对薄膜进行表征与分析。以苯酚废水为对象进行了光催化降解试验，对比研究了不锈钢基材TiO2薄膜与商品TiO2粉末的光催化活性。结果表明：在400-600℃工艺温度范围，不锈钢表面均形成了致密、均匀的锐钛矿型TiO2薄膜，且Ti、O元素呈梯度分布；TiO2薄膜具有较高的光催化活性，3h内降解率达74.5％。