胶原纤维(CF)是废弃动物质资源的主要成分,来源广泛、价廉易得,具有特殊的化学特性和天然的介观结构,其分子上丰富的活性基团易与植物多酚和Ti4+等金属离子结合。而杨梅单宁(BT)作为一种天然植物多酚,其分子上含有大量的邻位酚羟基,也可与多种金属离子形成稳定的五元鳌合环,同时其苯分子的骨架架构具有有效的空间位阻,可作为一种优良的稳定剂来防止纳米颗粒的团聚。因此,胶原纤维接枝杨梅单宁是制备纤维态介孔钛基纳米催化剂的理想生物模板。传统上,钛基纳米催化剂多用于光催化剂,但一直存在禁带宽度大,可见光催化活性弱的问题,常采用金属离子掺杂的手段提高TiO2的可见光催化活性。基于此,本文以杨梅单宁接枝胶原纤维为生物模板,无机金属盐为前驱体,合成出了一系列纤维状金属离子掺杂的介孔TiO2纳米光催化剂,主要研究内容如下:(1)制备Ag掺杂TiO2纳米光催化剂,所制备的催化剂具有均一的介孔结构,完整保存了胶原纤维天然的多级纤维形貌和介观结构。在制备条件的优化中,样品的煅烧温度和Ag的掺杂量都存在一个最佳值,500 ℃和Ag/Ti摩尔比为0.2时,样品的晶相为单一锐钛矿型,晶粒尺寸为7.1nm,明显小于TiO2的9.7nm;比表面积为111.65 m2/g显著高于Ti02的62.21 m2/g;带隙能为2.451 eV,明显小于TiO2的3.131 eV;在可见光下对甲基橙溶液的降解率在40 min内即达到90.3%,远高于未掺杂TiO2的4.34%。可见,掺杂Ag明显提高了TiO2的可见光催化活性。(2)制备Bi掺杂介孔Bix/TiO2纳米纤维光催化剂,该催化剂也完整的复制了胶原纤维的特殊形貌。Bi的掺杂能很好地抑制晶粒的生长,提高催化剂的比表面积,使Ti02的吸收边发生红移。在最佳煅烧温度500 ℃和掺杂量0.02(Bi/Ti摩尔比)下,Bi0.02/TiO2的吸收边红移至448nm,可见光照射60min时,样品对亚甲基蓝溶液的降解率便达93.1%,远高于未掺杂TiO2的41.9%。(3)制备Sn掺杂介孔Ti02纳米纤维,在制备过程中发现,一定量的Sn掺杂会使样品同时具有金红石相和锐钛矿相。例如,在500 ℃的烧温度下,Sn0.03/TiO2纤维就为混晶结构,并且其吸收光谱的红移程度最大为426nm,禁带宽度下降至2.911 eV。此外,锻烧温度和掺杂量会对金红石相产生较大影响,适量金红石相有利于提高催化活性,因此500 ℃下煅烧的Sn0.03/TiO2样品具有最高的催化活性,可见光下,80min内对罗丹明B的降解率为99.1%,显著高于未掺杂TiO2的44.5%。