半导体光催化技术作为一种有效的高级氧化技术,能够将大部分有机污染物氧化降解,且其具有成本较低、室温下反应、TiO₂无毒和化学稳定性好等优点,因而成为国际上研究最为前沿的领域之一。但是,目前光催化技术仍然存在很多问题,比如催化剂对光响应范围较小、反应时间较长和光降解活性较低等。本论文针对上述问题,选取有机污染物丙烯腈作为目标污染物,以模拟日光灯作为稳定的光源,以TiO₂/SiO₂为基体,对其进行HNO₃浸渍、H2SO4浸渍、F掺杂和N-F共掺等改性制备,并将其作为光催化剂,利用模拟日光对丙烯腈进行光催化降解研究。具体内容如下:首先,考虑到丙烯腈分子具有Lewis碱性,为获得光催化降解丙烯腈的高活性催化剂,将在工业催化中常用的固体酸性催化剂引入到光催化中,获得对环境友好且有效的催化剂。利用不同浓度的硫酸水溶液浸渍不定型态TiO₂/SiO₂,获得硫酸改性的SO₄^2-/TiO₂/SiO₂催化剂。表征结果表明,S元素以SO₄^2-的形式高度分散在TiO₂晶体中。硫酸浸渍改性能够有效的抑制晶体生长,对光活性的提高是有利的。硫酸浸渍改性是增加催化剂表面酸性位点的有效途径,这改善了催化剂对丙烯腈的吸附性能,提高了催化剂降解丙烯腈的光催化活性。且所制备的硫酸浸渍改性催化剂具有较高的重复利用性能。为缩短光降解丙烯腈的反应时间,以HF水溶液作为氟源,以SiO₂作为载体,利用溶胶凝胶法制备了F掺杂TiO₂/SiO₂催化剂。分析了TiO₂负载量、原材料中HF/Ti摩尔比和煅烧温度等不同制备条件对改性催化剂的物理化学性质,尤其是表面酸性位点,和在模拟日光下光催化降解丙烯腈的活性的影响。得到了光降解丙烯腈的F掺杂改性TiO₂/SiO₂的最优制备条件:TiO₂负载量为36 wt.%,HF/Ti摩尔比为1.1,煅烧温度为450 oC。表征结果表明,SiO₂载体的存在对催化剂比表面积的提高起了主要作用。研究结果表明,F掺杂使催化剂表面引入了Bronsted和Lewis酸性位点,相比于光吸收性能的改善,表面酸性位点的数目和酸强度的增加对F掺杂TiO₂/SiO₂降解丙烯腈活性的提高起了更重要的作用。为了进一步提高催化剂降解丙烯腈的活性,在掺杂F元素的同时掺杂了N元素,用溶胶凝胶法制备了N-F共掺杂TiO₂/SiO₂催化剂。表征结果表明,NH4F掺杂有效地抑制了催化剂颗粒的集聚。氮元素有效的掺杂进TiO₂的基体中,N掺杂使催化剂的吸收边向可见光方向偏移,这对催化剂降解丙烯腈活性的提高起了一定的作用。N-F掺杂提高了催化剂表面Lewis酸性位点的数量,并使催化剂表面出现了Bronsted酸性位点,这对光催化活性的提高起了关键作用。在模拟日光下光照6 min,对丙烯腈的降解率可以达到71.5%,这对丙烯腈的快速有效去除提供了一条可能的途径。根据产物分析结果,提出了使用N-F共掺杂TiO₂/SiO₂催化剂光降解丙烯腈的可能路径。鉴于一部分表面羟基基团是以表面酸性位点的形式存在及表面羟基基团在光催化氧化中的重要作用,建立了一个单层的表面羟基层模型,对改性前后催化剂的表面羟基浓度进行了定量分析。结果表明,所制备催化剂的表面羟基浓度与其在模拟日光下的光催化活性呈近似正相关的关系。根据原位IR表征和相关文献报道,这些羟基基团包括Bronsted酸性位点和能与吡啶形成氢键的羟基。而这两种羟基均有利于光催化活性的提高。通过对论文中所制备的改性前后催化剂的表面酸性和光活性的对比可知,催化剂表面的酸性与催化剂在模拟日光下降解丙烯腈的活性呈现出相同的趋势;相比于未改性催化剂和文献报道,模拟日光下改性催化剂降解丙烯腈的光活性获得了较大提高,反应时间可缩短到6 min。同时为利用光催化技术去除Lewis碱类有机污染物（比如丙烯腈分子）,提出了通过酸改性提高催化剂表面的酸性位点的数量和酸强度这种有效的催化剂改性途径。