半导体光催化作为一种新兴技术,意在将绿色太阳能转化成化学能、电能等,以解决全球能源危机、净化环境,实现社会的可持续发展。目前已开发出多种新型光催化剂应用于染料废水的净化,但是研究工作仍主要围绕粉体光催化剂的制备。而开发出有效的的工艺以固定光催化剂并设计高效光催化反应器以克服粉体光催化剂不易分离、难回收等不利因素是实现光催化的大规模应用的关键问题。本文采用溶胶凝胶法在空心轻质玻璃珠表面涂镀不同光催化薄膜,应用于悬浮玻璃珠光催化反应器中以处理模拟染料废水。玻璃球表面形成的可见光催化薄膜厚度均匀,催化活性高;采用在溶液底部鼓泡的方式推动悬浮玻璃珠匀速转动,使得染料废水在催化剂薄膜表面形成均匀的液膜以充分吸收照射光,克服了染料废水对光的屏蔽作用。本文采用的镀膜工艺简单易行,所设计的光催化反应器可高效利用光照,为设计新型光催化反应器拓展了思路。在优化反应器参数的基础上,本文着重针对Ti O2光催化薄膜的光吸收范围窄(仅能吸收紫外光)、对污染物反应物的吸附性能弱等问题开展了如下研究工作:(1)Bi2O3/Ti O2@Si O2微球可见光催化剂固载薄膜应用于悬浮型光催化反应器的研究用Sol-gel法在空腔玻璃球表面涂镀Bi2O3/Ti O2@Si O2@Glass balls薄膜,优化出了最佳Bi/Ti=1.0 mol%,Ti/Si=0.5 mol%,实验中借助于氧化硅微球的结构,实现可见光下吸附-光催化的协同作用。在光反应器方面,参考文献的设计,根据工程设计原理,成功的构建了悬浮型光催化反应器;在反应器参数方面,也是优化了反应器的工艺参数,提高了染料废水的处理能力。(2)Ag Cl/Bi OCl@介孔Si O2增强吸附-光催化薄膜应用于悬浮型光催化反应器的研究本文旨开发新型高效非钛可见光催化薄膜,采用液相沉积法制备了Ag Cl/Bi OCl薄膜。采用FESEM、XRD和UV-vis DRS等测试手段对材料进行了表征。结果表明,获得的Ag Cl/Bi OCl薄膜表面均匀,原位引入的Ag粒子的等离子共振效应使得薄膜材料的可见光吸收性能获得很大提高。将该薄膜应用于悬浮型反应器,对罗丹明B、甲基橙、对氯苯酚等具有优异的降解性能。同时该催化剂薄膜性能稳定,可多次重复使用。介孔材料的吸附也没有真正起到降解的作用,只是把污染物从一相转移到另一相。光催化氧化法可使其彻底矿化,不产生二次污染,主要原理是:半导体在紫外光的照射下产生电子—空穴对,它们在半导体表面分别与不同的基团发生反应,最终使有机物污染物得到降解。(3))光催化剂植入高曲率玻璃球应用于悬浮型反应器的研究悬浮型光催化反应器中,对于负载化的纳米薄膜,在光催化过程中薄膜的的稳定性和重复性是镀膜工艺中的难题;对于光催化剂,一些催化剂在光照下,会有光腐蚀、光分解的现象,就使得催化剂的使用受限,将催化剂植入到玻璃球原始材料中,就相对的可以来解决部分催化剂光照不稳定难题;对于高曲率的玻璃球,负载催化剂,其负载的难易程度较复杂,采用这种植入催化剂的方法,吹塑工艺解决高曲面载体负载催化剂难的问题;单色薄膜固膜材料种类多,加工工艺简单,实用价值高。