本实验首先系统研究了TiO2光催化降解偶氮染料OⅡ中各活性物种(光生空穴、羟基自由基、超氧自由基、过氧化氢等)在反应过程中的贡献，提出了OⅡ空穴直接氧化机理：阴离子型的OⅡ分子能够在TiO2内层表面形成强吸附，可以优先于表面羟基基团或水分子俘获光生空穴，反应主要发生在催化剂表面。　通过催化剂表面性质的改变，可以使反应机理从以空穴氧化为主，转化到以自由基氧化为主，而且可使反应由催化剂表面转化到溶液中去。实验发现，有机物的吸附能力与光催化反应中空穴机理的比例Ph大小没有直接的关系。　　　 　本文重点研究了催化剂TiO2表面氟化对光催化机理的影响。氟离子能够取代表面羟基基团与Ti原子形成共价性质结合，可以促使光生空穴直接氧化水分子，从而产生大量均相羟基自由基。以超氧自由基俘获剂氮蓝四唑(NBT)为手段分析超氧自由基的生成以及以碘离子检测过氧化氢的生成，研究F-表面改性对光催化还原半反应产生的影响，本论文提出卤素自由基参与的光催化反应机理：当卤素离子吸附到催化剂表面，能够俘获光生空穴生成具有高氧化电位的卤素自由基，从而激发有机物的自由基链反应，使其快速降解。在以0.5MNaCl为支持电解质的OⅡ光电催化中，反应速率同样得到迅速提高，支持了氯自由基机理。