随着工业文明的快速发展,产生了大量的工业废水,对人类的健康和生存造成了严重威胁。有机污水是工业废水的主要部分,其成分复杂、毒性强、难降解,是环境治理中的难点。光催化技术用于污水净化具有反应条件温和、可利用太阳能、可降解绝大多数有机物、无二次污染、反应装置简单等优点,是其他方法无法比拟的,已经成为污水净化领域最具潜力的一项技术。目前,研究和应用最多的光催化剂是Ti02材料。虽然Ti02材料具有优异的光催化活性,但制备具有所希望结构的Ti02材料需要的反应步骤多、过程控制复杂。而且,Ti02材料在水体系中具有良好的分散性,在完成光催化后难以被回收。更重要的是,TiO2只能吸收紫外光,无法充分利用太阳能。因此,研究开发制备方法简便、易回收再利用、具有可见光活性和高的光催化效率的新型光催化剂具有重要的科学意义和应用价值。本论文以过渡金属氧化物半导体TiO2和Fe2O3为主要研究对象,针对当前光催化领域存在的问题,以探索材料简单的制备方法、磁性回收和再利用、高的光催化效率以及对可见光响应为目标,开展材料及其纳米结构的设计、制备方法和工艺优化、材料结构和光催化性能评价等方面的研究。主要研究内容和所获得的主要结果如下：1、采用简单的自燃烧法制备了核壳结构锐钛矿相/金红石相TiO2@C复合材料,实现了锐钛矿相TiO2和金红石相Ti02比例的可控。系统地分析了金红石相Ti02含量对复合材料光催化性能的影响。光催化实验表明,金红石相Ti02所占质量比为16.2%时,TiO2@C复合材料具有良好的光催化活性。紫外光照射30min后,溶液中RhB有机分子的降解率达到了94%,与商用P25TiO2的光催化活性具有可比性。尤其在RhB浓度低的情况下,TiO2@C比P25TiO2表现出更高的光催化速率。2、采用溶剂热法并结合热氧化工艺制备了TiO2/γ-Fe2O3光催化剂,通过改变前驱反应液的浓度制备了有不同γ-Fe2O3比例的复合材料,系统地分析了γy-Fe2O3含量对材料光催化性能的影响。研究发现,Ti02与γ-Fe2O3复合会降低Ti02的光催化活性,但当γ-Fe2O3所占复合材料的质量比小于8%时,TiO2/γ-Fe2O3复合材料表现出良好的光催化活性,与商用P25TiO2的基本相同,而且具有良好的磁性,可容易地实现材料的磁性分离,有望解决Ti02在实际应用中回收难的问题。3、采用前驱物热分解并结合氧化还原反应制备了α-Fe2O3/γ-Fe2O3纳米棒异相结光催化材料,研究了它们在可见光下对RhB有机分子的光降解效果。实验发现,α-Fe2O3与γ-Fe2O3之间异相结的形成明显的增强了Fe203的光催化活性,可见光照射12h后,α-Fe2O3/γ-Fe2O3纳米棒对RhB有机分子的降解率达到了90%,该速率是分别以α-Fe2O3和γ-Fe2O3纳米棒作为光催化剂时,RhB有机分子降解率的4.5倍和10倍。α-Fe2O3/γ-Fe2O3纳米棒具有良好的磁性,简单地通过外加磁场能够使其从光催化系统中分离出来。而且,所制备的α-Fe2O3/γ-Fe2O3纳米棒异相结光催化剂具有良好的稳定性,可以多次重复使用。