近年来,由挥发性有机物所带来的空气污染问题日趋严重。在众多的治理技术中,TiO2光催化降解有机污染物作为一种理想的环境治理技术而倍受关注。芳烃特别是苯,作为室内挥发性有机物的代表之一,结构稳定,不容易被氧化降解。众所周知,纳米材料的性能显著地依赖于其形状与尺寸,因此获得尺寸与形貌可控的纳米材料是当前广大科学工作者们努力的方向。鉴于此,本文采用简单的工艺制备出了TiO2纳米管阵列、一维纳米TiO2、纳米TiO2微球、TiO2核-壳结构及空心微球。以气相苯为目标降解物研究了不同形貌结构TiO2的光催化性能,并对苯的降解动力学进行了研究。主要研究内容及结果如下:　　 1.采用恒压阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列,研究了阳极氧化电压及电解液种类对管阵列形貌、结构的影响,并考察了其光催化降解气相苯的性能。结果表明,对同一电解液体系,TiO2纳米管阵列的形成需要特定的氧化电压,且纳米管的管径、管长随氧化电压的提高而增大；电解液种类是获得大长径比TiO2纳米管阵列的关键,在具有高的介电常数和粘度系数的有机电解液中,可以制备出更长的纳米管。光催化降解气相苯的性能显示,在甘油／水的混合溶液中制备的TiO2纳米管阵列其光催化活性较高,说明合适的长径比对纳米管阵列的光催化活性至关重要。　　 2.对在甘油／水混合溶液中制备的TiO2纳米管阵列进行Ag和CdS纳米颗粒的修饰,并考察了不同修饰量对光催化降解气相苯性能的影响。结果表明,通过Ag和CdS修饰后的纳米管阵列薄膜的光催化性能得到明显提高,这是因为一定量的修饰会阻止光生载流子的复合,但过量的修饰会重新形成复合中心而导致光催化性能的下降。通过Ag修饰的纳米管阵列整体的光催化性能要高于CdS修饰的纳米管阵列,这是因为本实验是在紫外光区进行的光催化性能测试,而CdS修饰的纳米管阵列的光催化性能优势在可见光区。　　 3.利用二氧化钛纳米粉做原料,在强碱性的条件下,采用简单的水热法制备出了不同形貌的一维纳米TiO2,考察了水热温度、水热时间及NaOH浓度对样品形貌结构的影响,并将所制备的一维纳米材料进行光催化降解气相苯的研究。结果表明,通过改变水热温度可有效制备出一维TiO2纳米管、纳米线及纳米带,且所制备的一维材料具有较高的比表面积。光催化降解气相苯的结果显示纳米管具有较高的光催化活性,这是因为纳米管具有较高的比表面积和两端开口的形貌结构,使得光生载流子在其中沿着一维长轴方向的传递减少了光生载流子的损失。　　 4.采用水热法,以四氯化钛为钛源,以尿素为沉淀剂前驱物,在水-醇体系中,以硫酸钠为分散剂制备出了纳米二氧化钛微球,并考察了水热温度及水热时间对微球结构及光催化性能的影响。结果表明此类微球由更小的纳米颗粒组成,且比表面积大,介孔结构明显。光催化降解气相苯的结果显示,微球具有很高的光催化活性,仅用35min左右将苯完全去除,但CO2的量仍随时间有所增加,表明微球强的吸附性能对光催化降解过程起到促进作用。　　 5.在所制备的纳米TiO2微球的基础上,以硫酸铵为分散剂,通过改变水热时间制备出TiO2核-壳结构及空心微球,并考察了水热时间及温度对微球结构及光催化性能的影响。结果表明,微球不同形貌结构的形成是通过Ostwald熟化机理实现的,都具有较大的比表面积及介孔结构。光催化降解气相苯的结果显示,具有适当的核-壳结构的微球显示出高的光催化性能,除了高的比表面积外,光在此类微球中具有较高吸收率也是导致高光催化活性的原因。　　 6.以TiO2一维纳米管为光催化剂,考察了其用量、接触面积及苯的初始浓度对光催化反应的影响；分别以TiO2纳米管和核-壳结构的TiO2微球为光催化剂,建立了苯的气相光催化反应动力学方程,并通过实验,采用初始浓度法确定了动力学方程中的反应速度常数k和Langmuir吸附平衡常数K。结果表明对于纳米管和核-壳结构微球两种不同形貌结构的TiO2材料,其反应速率常数基本相同,但是核-壳结构微球的Langmuir吸附常数K较纳米管的高很多,这就使得在相同光催化条件下,核-壳结构微球因其具有较高的吸附能力导致光催化反应加快,表现出较高的光催化活性。