半导体光催化技术是一项环境友好的技术,在环境领域,尤其是在水质净化方面的应用前景诱人。在诸多半导体光催化材料中,TiO2由于具有化学稳定性好、光催化效率高,成本低、无毒等优点,已成为国内外环境科学工作者的研究热点。本文对TiO2光催化剂的制备过程进行了探讨,在此基础上,进一步研究相应的负载技术,将粉体TiO2固定至相应的载体上,从而更有利于TiO2在环境领域中的光催化降解。首先以钛酸丁酯为前驱体,无水乙醇为溶剂,冰醋酸为螯合剂,盐酸为催化剂,采用溶胶一凝胶法制备纳米TiO2光催化材料,并用微波对溶胶一凝胶制备方进行改进。通过X射线衍射、扫描式电子显微镜、能量色散谱仪、紫外—可见光谱分析仪和傅里叶变换红外光谱分析仪对所制备的粉体材料进行了结构、形貌、组成及吸收光谱等方面的检测。对制备材料的一些重要参数,如水解剂的量,反应中各物质的摩尔比率以及锻烧温度等分别进行了讨论,并获得了最佳制备条件。研究结果表明,最佳工艺条件为：反应物中各物质的摩尔比率[钛酸丁酯]：[无水乙醇]：[水]=1：30：4,体系的pH=2,并采用550℃的煅烧温度。在本实验条件下,用微波改进的溶胶一凝胶法能够比一般的溶胶—凝胶法制备出更好的晶粒,该样品在光谱吸收特性方面能够使吸收光谱发生红移。其次,以泡沫镍为载体,通过采用复合镀技术对粉体TiO2进行负载化。其中所用的复合镀技术包括复合电镀和化学复合镀。复合电镀是以镍板为阳极,载体泡沫镍为阴极,在加入了TiO2颗粒并不断搅拌的经典瓦特型镀液中进行的。在电镀过程中,对几个重要因素如阴极电流密度(JA)、镀液中TiO2的加入量(p)、施镀时间(T)、镀液的pH值以及用不同的表面活性剂对镀液中的颗粒进行分散分别进行了讨论,结果表明,最佳的工艺条件如下：JA=30mA/cm2, p=10g/L, T=30min, pH=4.0,并且选择阴离子表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠)对颗粒的分散效果最好。另一种复合镀技术即化学镀Ni-P-TiO2,考察了pH和温度对镀液稳定性的影响,研究了镀液中TiO2含量与镀层中TiO2含量的关系。结果表明,镀液的pH宜维持在4-5之间,温度大概为90℃,镀液中TiO2的含量为5～10g/L。该条件下制得的样品,其镀层中TiO2的含量约为9%。光催化性能的评价是通过选用活性黑GR作为模拟的污染物,在紫外光的照射下对其进行光催化氧化降解进行的。本文所制备的TiO2粉末,其性能评价均在悬浮液的体系下进行,结果表明,在煅烧温度为550℃时,粉体样品的光催化性能最好,在此条件下通过传统的溶胶—凝胶法制备的Ti02粉体、用微波改进的溶胶一凝胶法制备的Ti02粉体,两种材料对活性黑GR进行2小时的降解,其脱色率分别为90.95%和95.94%,而购买的P25粉体材料在同样的条件下测试的脱色率为96.56%。当Ti02粉体通过复合电镀和化学复合镀负载到泡沫镍上后,用负载型光催化材料对活性黑GR在同样的紫外灯下进行4小时的降解,其脱色率分别为94.53%和92.40%。