论文以建立具有工业应用前景的TiO<,2>多相光催化氧化反应体系为目标,从多角度入手,探讨负载型光催化剂的制备和光催化反应器的原理与设计,并从理论上解决反应器内光辐射规律以及反应动力学规律.在对催化剂的研究中,制备了两种适合于不同反应体系的TiO<,2>光催化剂.提出了制备TiO<,2>-活性碳复合膜催化剂的设想.并制备出以粉状活性碳、乙炔黑和少量聚四氟乙烯混合物为载体、金属网为支撑基体的TiO<,2>导电光催化复合膜,纳米TiO<,2>采用悬浊液涂敷法涂于基体膜的表面.经XRD和SEM检测,TiO<,2>在膜表面结合紧密,分散均匀,结晶良好,粒径在20~50nm之间.采用溶胶-凝胶法制备了以粗孔硅胶为最佳载体的负载型纳米TiO<,2>/SiO<,2>光催化剂,优化了制备工艺.SEM和XRD检测结果表明催化剂为锐钛矿型TiO<,2>,均匀分散在载体上,粒径约为6~7nm.催化剂性能优越,TiO<,2>负载量达到7~8%后处理效果达到最佳.且具有较好的稳定性和较长的寿命.对催化剂的吸附性能作了深入研究,指出吸附与光催化反应的协同作用是所研究的光催化效率较高的重要原因之一.吸附导致污染物在催化剂表面富集,促使光催化反应速度加快,在相同时间条件下处理效率提高.且在光催化反应进行的同时实现了催化剂的再生.利用TiO<,2>-活性碳复合膜催化剂建立了光电催化反应体系.以复合膜催化剂为阳极,Pt丝为阴极,不同外加电压下的测试表明随着外加电压的增大体系的光催化降解速度不断加快,光催化效率也逐步提高,最佳外加电压值为0.8V,此时光催化氧化效率提高30%.提高负载型光催化反应体系效率的关键是要有尽可能大的催化剂比表面积与充分的光照.从改善光辐射利用率,提高传质速率等角度出发,提出并建立了三相内循环流化床(three-phase internal-circulating fluidized bed,TICFB)光催化反应体系,为光催化反应器的设计与应用提供了一种新的模式.以提高受光面积与溶液体积的比值(A/V)和氧传递系数为目的对反应器的结构尺寸进行了设计.对三相内循环流化床光催化反应器中的光辐射规律作了详尽研究,提出光辐射能的指数衰减半经验公式.采用双通量模型模拟了反应器中辐射能分布和局部体积能量吸收速率,并通过实验检验了模型的准确性,得出平均光子自由程为催化剂粒径的80%.对局部体积能量吸收速率做了计算,该反应器中可有超过85%以上的辐射能量被催化剂吸收.研究了罗丹明B溶液在三相流化床光催化反应器内以负载型TiO<,2>/SiO<,2>为催化剂的降解规律,在Langmuir-Hinshelwood动力学模型的基础上,推导出含催化剂载体吸附过程的反应动力学模型.以指导反应器的设计与运行为目的,提出了三相流化床反应器中TiO<,2>/SiO<,2>光催化剂催化氧化的经验动力学方程.