随着全球工业的迅速发展,环境污染问题日趋严重,对人类赖以生存的生态环境和社会的可持续发展带来了严重的影响。因此,环境保护和污染物有效处理已经成为各个国家政府考虑的重要问题。光催化作为降解有机污染物的有效方法之一,具有毒性小、成本低、降解效率高和环境友好等优点,受到科学家们的重视。但工业上常用的光催化剂如二氧化钛,由于其比表面积较低和禁带较宽等因素,应用受到很大的限制。多年来,人们进行了大量的研究工作以克服这些不足。其中制备具有空腔结构的二氧化钛光催化剂并研究其结构对催化性能的影响更是近年来光催化研究领域的一个热点。同时,人们也不断发掘和设计新型光催化剂,其中卤化银光催化剂以其高效的光催化活性和稳定性受到了学者们越来越多的重视。另外,通过吸附剂吸附水体中的有机污染物一直以来是处理水污染的一种有效方式,但传统的吸附剂具有回收难度大,回收成本高,重复使用性差等缺点。因此设计具有高重复使用性的磁性吸附剂对于解决这一问题具有重要的意义。本文以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,正辛烷为油相通过微乳液法合成了一系列新型中空结构的二氧化钛@二氧化硅空心复合微球(TiO2@HHSS)、泡沫型钛-硅复合光催化剂(FTSC)和银-溴化银@二氧化硅空心微球(Ag-AgBr@HHSS)光催化剂,研究其光催化降解染料的催化性能。探讨了光催化剂空心微球结构对其光催化活性的影响。论文还合成了新型磁性二氧化硅空心微球(Fe3O4@HHSS)吸附材料,研究了其在污水处理中对染料的吸附性能和磁性分离性能。论文的研究工作及所取得的成果主要有：1、通过微乳液法和溶胶凝胶法合成了一系列不同二氧化钛含量的新型光催化剂TiO2@HHSS。 TiO2@HHSS颗粒的直径为90-150nm,该空心复合微球是由粒径为15-20nm小空心微球组成的空心球壳。TiO2@HHSS样品的光催化活性明显高于P25(采用AEROSIL200方法生产的高分散的二氧化钛光催化剂),其高效的光催化活性可归因于TiO2微粒在较大比表面积的HHSS上的良好分散性。研究表明,在所合成的催化剂中二氧化钛含量为40%的TiO2@HHSS光催化剂(40TiO2@HHSS)具有最高的光催化活性和优良的重复使用性,使用5次以后其光催化活性仍然保持初始活性的91.5%。这是因为TiO2@HHSS的特殊多级空心球结构可使入射光在球壳内部发生多次反射,从而赋予了该类光催化剂较高的催化活性。2、用CTAB和辛烷作为模板剂,通过一步法合成了具有多级孔道结构的FTSC FTSC的比表面积高达354 m2/g,介孔孔道平均直径为7.6nm。由于其较小的二氧化钛晶粒尺寸(3.9 nm)、较大大的比表面积和特殊的泡沫型结构,其光催化活性高于P25和40TiO2@HHSSC3、首次合成了新型的可见光催化剂Ag-AgBr@HHSS. Ag-AgBr@HHSS的比表面积高达540m2/g,具有小空心球壳(15-20nm)组成的大空心球壳结构。Ag-AgBr高度分散于HHSS基体里,平均粒径7.5 nm。论文提出并讨论了Ag-AgBr@HHSS的形成机理。由于金属纳米银单质的表面等离子共振效应,Ag-AgBr@HHSS具有高效的可见光催化活性和优良的稳定性。此外,由于催化剂中较小的Ag-AgBr粒径和较大的介孔孔道及特殊的空腔结构,Ag-AgBr@HHSS的光催化活性明显高于对比催化剂Ag-AgBr/MCM-41。4、成功合成了磁性Fe3O4@HHSS新型结构材料。Fe3O4@HHSS的外壳是由更小的(20 nm)纳米空心球组成,Fe3O4纳米粒子分散于空心球内部。Fe3O4@HHSS样品的比表面积为451.6 m2/gFe3O4@HHSS的振动样品强磁计(VSM)分析结果表明,其最大磁饱和量为7.5 emu/g,并且样品很容易通过外加磁场在2 min之内分离。Fe3O4@HHSS对水溶液中的亚甲基蓝具有高效的吸附能力,饱和吸附量为71.45 mg/g。等温吸附平衡和吸附动力学研究表明,吸附过程符合Langmuir吸附模型和二级反应动力学模型。对亚甲基蓝的吸附热力学计算结果表明,Fe3O4@HHSS与亚甲基蓝分子是通过化学吸附过程吸附。此外,Fe3O4@HHSS具有优良的重复使用性,在废水处理领域具有较好的应用前景。