纳米材料光催化氧化技术是一种新型的高效、节能、环保的高级氧化技术。活性氧(Reactive Oxygen Species，ROS)是光催化反应过程中产生的一类高活性物种，它的种类、数量、形态以及寿命等因素对污染物光降解反应的机制有重要影响，并最终决定了污染物的光降解效率。因此，对于光催化反应中产生的ROS进行种类和形态鉴别、数量实时动态测定以及生成和衰减动力学过程的研究，可以加深对光催化降解污染物机理的认知。然而，光催化反应中生成的ROS具有活性高、寿命短、浓度低且相互转化等特点，传统的分析测定技术（电子顺磁共振、光谱法、色谱法等）已无法满足上述研究要求，因此开发一种实时、在线、灵敏度高、特异性好的检测技术是探索以上科学问题的技术保证。　　化学发光(Chemiluminescence,CL)具有灵敏度高、反应瞬时性以及操作方便等优点，非常适合于不稳定活性氧自由基的测定;而连续流动技术具有测定速度快、精度高，易于实现在线监测等特点。因此我们将化学发光技术和连续流动技术相结合，开展了以下几方面的工作:　　构建了三种连续流动化学发光体系，实现了TiO2纳米颗粒光催化反应中生成的三种ROS（·OH、O2·-和H2O2）的在线测定。对于O2·-，选择鲁米诺作为化学发光探针，针对O2·-的特点，通过优化体系的流速、管路长度等参数，实现了O2·-在线动态测定;对于·OH，选择邻苯二甲酰肼作为探针捕获·OH，然后与氧化剂H2O2/K5Cu(HIO6)2混合产生化学发光信号，实现了·OH的在线动态测定;对于H2O2，将受光激发的TiO2胶体放置在黑暗处30 min消除O2·-的干扰，然后与luminol/K3Fe(CN)6混合，实现了H2O2的在线测定。在此基础上，对不同浓度、不同晶型的TiO2在光催化过程中产生的ROS进行了半定量比较研究，结果与传统方法一致，证明了该方法的可靠性。但是该方法操作简单、测定速度快且具有更高的灵敏度，在测定O2·-、·OH和H2O2时灵敏度分别比传统方法高3倍、1200倍和5倍。以罗丹明B作为模型研究其降解过程中起主要作用的活性氧，发现·OH是主要的反应物种，与已有报道一致，再次证明了方法的可靠性。因此该方法可以作为快速评价新型纳米材料光催化性能的技术手段;此外，该方法在测定·OH和O2·-时还具有准实时性的特点，这也为我们提供了一种研究光催化反应中活性氧动力学的方法。　　首次通过实验证实了光催化反应中生成的O2·-吸附在TiO2表面，从而延长了它的寿命，并研究了表面吸附O2·-的生成和衰减机制。在本工作中，对于光照前和光照后的TiO2胶体，我们通过鲁米诺静态注射化学发光实验分别测定了过滤得到的TiO2颗粒和滤液的化学发光强度，发现化学发光信号来自于光照后的TiO2纳米颗粒表面，表明TiO2光催化反应生成的O2·-倾向于吸附在其表面，而不是解离到溶液中，该过程延长了O2·-的寿命。理论计算(DFT)也证实了O2·-吸附在TiO2表面具有更低的能量状态。基于此，我们建立了O2·-在TiO2表面的生成和衰减模型，并推导了它的生成和衰减动力学公式。基于O2·-生成模型预测，通过连续流动化学发光法考察了不同TiO2浓度、光照强度、溶解氧浓度条件下O2·-的生成动力学过程，与公式拟合的生成趋势高度一致，证明了该模型能够准确反映O2·-在TiO2表面的生成机制。根据O2·-衰减模型预测，我们运用连续流动化学发光法考察了溶液pH值、TiO2晶型（锐钛矿、P25和金红石）以及金属氧化物纳米颗粒（TiO2、ZnO、SnO2、CeO2和Fe2O3）对O2·-衰减的影响，并通过动力学公式对它们进行拟合，得到了O2·-衰减的动力学参数（半衰期（t1/2）、表观解离速率常数(Kd))。以上动力学计算结果进一步证明了O2·-倾向于吸附在纳米材料表面。该工作首次在常温常压条件下实现了纳米材料表面吸附O2·-的测定，为其它自由基的表面测定工作提供了方法借鉴和思路启发。　　运用连续流动化学发光技术在线定量测定了TiO2光催化反应生成的O2·-和H2O2，并研究了两者的生成动力学过程。在本工作中，使用鲁米诺作为化学发光探针，针对两者寿命不同，建立了连续流动化学发光在线定量检测方法。对于O2·-，由于其寿命短，且标准品不易得到，将光照后TiO2样品在10s内与鲁米诺混合产生化学发光信号，根据鲁米诺与O2·-化学计量关系，通过鲁米诺浓度与化学发光强度的标准曲线将鲁米诺与O2·-的化学发光强度转换成O2·-的浓度，实现了O2·-间接定量;对于H2O2，将光照后的TiO2胶体放置在黑暗处30分钟后进行定量。该方法测得TiO2光催化产生O2·-和H2O2的浓度范围分别为7.5-30 nM和0.60-3.0μM，检测限分别为1.95 nM和18.0 nM。根据生成模型研究O2·-和H2O2生成动力学过程发现，两者的生成均符合指数衰减函数增长，通过拟合计算，其生成速率常数(kf)分别为0.0653nmol s-1和15.0nmol s-1，表明在TiO2光催化反应中H2O2的生成速率高于O2·-，揭示了在TiO2光催化还原反应中氧气分子更倾向于得到两个光生电子生成H2O2。　　综上所述，本工作首先通过建立连续流动化学发光方法成功实现了TiO2纳米材料光催化反应生成的三种ROS的高灵敏度和高选择性的在线测定，为半导体纳米材料光催化性能评价提供了一种可靠的技术手段;其次证实了光催化反应生成的O2·-吸附在TiO2表面，从而使得其寿命延长，研究了不同实验条件对它的生成和衰减动力学过程的影响，从分子水平揭示了O2·-的生成和衰减机制;最后运用连续流动化学发光法在线定量测定了TiO2光催化生成的O2·-和H2O2，并定量比较了两者的生成动力学过程，揭示了TiO2光催化反应中光生电子与氧气分子的反应机制。