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工业生产和家居装修中所产生的可挥发性有机物(VOCs)对环境和人均造成很大伤害。以TiO2为代表的半导体光催化技术在处理VOCs方面具有潜在的应用前景。光催化燃料电池(PFC)是以光催化剂作为光阳极材料结构类似于氢燃料电池的化学反应装置，由于光催化的强氧化性，几乎所有的有机物都能被氧化降解。而PFC的光阳极材料性能是决定PFC性能的关键。本论文开展以钛网为基底的光催化阳极材料的制备，并以此为基础设计和评价了PFC-相转移技术体系处理VOCs的性能，可为PFC技术处理VOCs的实际应用提供理论依据和实验基础。
具有多孔金属网络结构的钛网作为PFC光阳极基底材料，具有良好的电子导电能力和光渗透性能。因此，本论文开展在钛网上生长TiO2纳米管（线）的制备及其改性研究，主要工作如下:
(1)钛网上TiO2纳米管(TNT)阵列的阳极氧化法制备工艺研究。以(NH4)2SO4/NH4F的中性水溶液为电解质，考察了阳极氧化工艺条件对TNT形貌的影响。最优工艺为:电解质为0.2M(NH4)2SO4和0.5wt％NH4F、电压20V、氧化时间20min。所制备的TNT高度有序地垂直于钛丝表面朝外生长。该无定形TNT经热处理可以转变为锐钛矿相(400℃)和金红石相(650℃)。
(2)采用水热法在钛网上制备具有三维结构的锐钛矿相TiO2纳米线阵列(TNWA/Timesh)。最佳工艺条件为1MNaOH溶液，水热温度220℃，水热时间为24h。在600℃热处理条件下可以得到高结晶度、高长径比的锐钛矿型TNWA，生长方向为[100];700℃热处理条件下得到的混晶TiO2纳米线阵列表现出优于锐钛矿型TNWA的光催化活性。与TNWA/Tifoil电极相比，TNWA/Timesh电极具有更高的光催化性能和稳定性。
(3)采用水热法在TNT/Timesh上沉积TiO2纳米粒子(TNP)增大了催化剂薄膜的比表面积，同时，TiO2分级结构可以有效地促进光生载流子的分离，提高了在紫外光下光催化剂降解甲基橙(MO)的性能。
(4)采用离子交换法在TNT/Timesh上沉积CdS量子点，然后通过真空辅助溶胶-凝胶法在其上包覆TiO2保护层，得到TiO2/CdS/TNT/Timesh复合可见光催化剂，具有较好的可见光催化降解亚甲基蓝(MB)的效果。
设计并组装PFC-相转移降解VOCs的装置，以甲苯作为模型污染物，重点考察体系中光阳极催化剂种类、气流速度、外加偏压、阴极室溶液pH对PFC-相转移体系处理有机物能力的影响，实验结果表明:光阳极材料性能为TNWA/Timesh＜TNT/Timesh＜TNP/TNT/Timesh＜TiO2/CdS/TNT/Timesh;气体流速的提高可以提高体系的处理性能，但高于80rpm时继续提高流速对体系处理性能的促进作用甚小;外加偏压可以促进光阳极载流子的分离而提高体系的处理能力;阴极室溶液较低的pH值可以增强体系的处理性能。
将PFC-相转移装置在1m3的密闭空间中进行空气净化模拟实验。结果表明:对初始理论浓度为500ppm的甲苯其处理能力约为4.89mg/min，半衰期为120min;对初始理论浓度为20ppm甲苯其处理能力约为0.267mg/min，半衰期为60min。该装置具有良好的空气净化能力。