在环境问题日益成为世界性话题的今天，如何有效地处理环境污染物已成为环保人士的当务之急。而传统的生物法和化学法对目前环境污染物的处理明显表现出它的缺点：处理速度慢、耗资大、易造成二次污染等，所以，寻求一种经济、有效的废水处理和空气净化技术已成为环境保护的迫切要求。 TiO<,2>不仅拥有优异的光电性能，而且具有氧化能力强，无选择，能耗低降解完全等优点，而且在价廉，无毒，无二次污染，可长期使用等方面也优于传统的化学氧化法而备受关注。但它作为一种宽带半导体(锐钛矿型，带隙能E<,g>=3.2 eV)，只在波长小于387 nm的紫外光下才能激发其催化活性；另外，TiO<,2>在悬浮液中进行反应时，由于其纳米级的粒径也使它极易发生团聚，这样一来，TiO<,2>的表面积就会迅速减少从而使它的光催化活性降低。所以如何有效利用可见光作为激发光源对TiO<,2>的实用化有重要意义，同时，解决在悬浮液反应体系中TiO<,2>的团聚而引起的吸附能力和光催化活性的降低这一难题也是众多研究者感兴趣的研究方向。 本文以钛酸丁酯为原料，采用光助溶胶—凝胶法成功制备了一种具有可见光催化活性的掺Cd<2+>纳米TiO<,2>催化剂。在此基础上，结合膨润土的柱撑技术，成功制备了一种具有可见光催化活性的钛柱撑/复合膨润土催化剂，后者可有效解决在悬浮液反应体系中TiO<,2>颗粒间的团聚问题。论文的主要工作和结论如下： 首先，运用XRD、UV-Vis、TEM、Raman、XPS和BET各种近现代物理测试手段对制备的催化剂进行了表征。XRD、TEM和Raman测试表明：制备的各种纳米TiO<,2>颗粒的粒径范围在5-10 nm，均可以归属于锐钛矿型，钛柱撑/复合膨润土的层间距由原来的1.56 nm上升到1.94 nm；UV-Vis测试显示：掺杂Cd<2+>的TiO<,2>吸收边带大约从原来紫外光波段的390 nm处红移到了可见光波段的440 nm处；Raman分析表明Cd<2+>的掺入，导致了氧晶格缺陷的出现；XPS表征认为：Ti元素以+3价和+4价方式存在，Cd元素以+2价和+4价方式存，而O元素以品格氧和化学吸附氧的形式存在于催化剂表面，同时变价元素Ti和Cd的存在，有利于提高催化剂的催化活性；BET测试表明：改性后的纳米TiO<,2>比表面积由改性前的52 m<2>/g上升到90 m<2>/g，而钛柱撑/复合膨润土的比表面积由膨润土的120m<2>/g上升到170 m<2>/g。 其次，以染料罗丹明B(RB)为目标降解物，评价和考察了制备的各种纳米TiO<,2>和钛柱撑/复合膨润土在紫外光和可见光下的光催化活性。结果发现：各种催化剂在可见光下和紫外光下均能有效催化降解RB溶液。在优化反应条件后对RB的降解反应中，钛柱撑/复合膨润土的可见光光催化性能要比最佳的TiO<,2>(掺Cd<2+>量0.5％)的降解速度快6倍，反应浓度高10倍，同时TOC测试表明：催化剂对RB的降解过程是一个彻底的矿化的过程。 最后，对TiO<,2>在紫外光和可见光下降解RB的机理进行比较分析发现，紫外光降解时产生空穴，而可见光是由活性基团RB<+>充当空穴的作用。同时，论文详细讨论了各种催化剂降解RB的反应动力学方程和各种反应条件(pH值、光强和添加H<,2>O<,2>)对反应级数的影响。研究发现：随着RB溶液中pH值的增加，RB的反应级数呈现迅速上升的趋势，添加H<,2>O<,2>也会使反应级数呈现增加的趋势，而增加光源的光强，反应的级数将呈现下降的趋势，它们三者对反应级数影响的顺序是：pH值>添加H<,2>O<,2>>光强。