纳米TiO₂由于具有较高的光催化活性,化学性能稳定,无毒等优点,成为了最受人们关注的光催化材料之一。但纳米TiO₂具有较宽的禁带宽度,只能吸收太阳光中5%左右的紫外线,而太阳光中近45%的可见光在处理污染物中却得不到有效利用,因此太阳能的利用率较低,这就限制了其实际使用范围;另外,TiO₂半导体载流子的复合率较高,因此量子效率较低。光催化剂作为光催化技术的核心部分,是决定光催化技术能否实际应用的关键。因此,如何提高TiO₂的光催化效率以及拓展TiO₂吸收光谱到可见光区是光催化研究领域最具挑战性的两大课题。为了拓展纳米TiO₂吸收光谱范围,金属离子掺杂、非金属离子掺杂、半导体复合以及染料敏化等手段被采用,并也取得了一定的成效。H₂O₂作为一种有效的电子捕获剂,在提高催化剂的光催化活性中得到了成功的应用。而本文用H₂O₂为敏化剂,对自制的不同体系纳米TiO₂进行敏化,成功地实现了催化剂的可见光化,并用现代表征技术对催化剂结构、性能等进行了系统表征。用H₂O₂敏化自制的纳米TiO₂实现了催化剂的可见光化,其对可见光的吸收值可达550nm;在可见光区,金红石敏化后具有更强的吸收,但锐钛矿对可见光的吸收更稳定。H₂O₂敏化后,样品表面的吸附水和表面羟基减少,同时样品表现出拉曼增强效应。敏化样品对底物的降解都具有选择性,在可见光激发下对甲基橙降解很差,但能够有效降解亚甲基蓝。混晶样品具有最高的光催化活性,金红石光催化活性最差,这主要是因为混晶样品在可见激发下所产生的羟基自由基最多,而金红石样品能够生成的羟基自由基最少。IR,Raman和XPS结果表明,酸化处理后样品表面有大量的硫酸根物种存在。TiO₂粉末的制备方法不同硫酸根物种的存在方式和吸附量也不同。硫酸根物种的存在,尤其是活性硫酸根物种,将在催化剂表面形成大量的表面酸位。这些表面酸位有利于吸附底物,样品用H₂O₂敏化后能够形成更多的过氧配合物,因此在可见光区具有更强的吸收,并且这些配合物在可见光照射下能够稳定存在。升高煅烧温度和延伸煅烧时间可以引起硫酸根物种的分解,这将降低催化剂对H₂O₂的吸附,从而降低催化剂对可见光的吸收。硫酸酸化处理后,H₂O₂敏化不会降低催化剂表面吸附水和表面羟基;一步法制备的SO₄^2-/TiO₂敏化后,由于形成了四面体配位钛离子,表面吸附水和表面羟基还有增加的趋势。H₂O₂敏化的各种SO₄^2-/TiO₂催化剂都能够有效降解甲基橙,比纯TiO₂具有更高的光降解能力,而一步法制备的SO₄^2-/TiO₂还能有效降解亚甲基蓝。硫酸根物种在催化剂表面的配位方式影响催化剂的光催化活性,螯合配位方式更有利于光催化降解。活性硫酸根物种的存在对样品的光催化活性起到关键作用。B酸位可被配合物基态的空穴氧化生成羟基自由基,从而使样品具有高的光催化活性,这个空穴转移过程也是表面羟基配合物能够稳定存在的根本所在。直接超声分散Ti（OH）₄沉淀可以制备中性TiO₂溶胶,水热处理后溶胶的结晶度得到提高。IR和XPS表明水热处理后溶胶表面吸附水增加而表面羟基减少。大量的吸附水将阻隔溶胶粒子与外界的接触,因此,H₂O₂敏化后,水热处理溶胶表面形成的过氧配合物减少,溶胶的可见光吸收减弱,并且对亚甲基蓝的吸附也降低。水热处理溶胶具有更高的紫外光催化活性,但H₂O₂敏化后,水热处理溶胶的紫外和可见光催化活性都比水热前低。这主要是由于大量的吸附水直接影响了水热溶胶体系中羟基自由基的生成。通过在高分散的纳米SiO₂表面负载纳米TiO₂获得了高分散的纳米TiO₂催化剂。SiO₂与TiO₂以Ti-O-Si键结合。负载的TiO₂为无定型,煅烧和改变负载方法可以到结晶的纳米TiO₂。TiO₂的负载量将影响催化剂的分散性和敏化后的可见光光吸收强度;TiO₂量低于30%,催化剂分散性很好,而高于30%,催化剂出现团聚。随着TiO₂量的增加,H₂O₂敏化后催化剂的可见光吸收强度也增加,但TiO₂含量达到20%后,TiO₂对可见光吸收影响趋势减弱;SiO₂的存在可以增加过氧配合物在可见光照射下的稳定性。酸化处理将提高样品的可见光吸收。TiO₂含量也将影响样品光催化活性,当TiO₂含量达到20%～30%时,样品光催化活性最好。而酸化和热处理都将降低甲基橙的褪色率。但酸化处理样品可以使甲基橙完全降解,而未酸化处理样品在甲基橙褪色过程中有新的小分子化合物生成。TiO₂/SiO₂具有的高光催化活性源于H₂O₂与TiO₂/SiO₂界面处的Ti离子形成的配合物。