TiO₂光催化剂凭借其耐光腐蚀、反应活性高、无二次污染、廉价易得等优点,被广泛运用于污染物降解研究。然而TiO₂的光催化性能一直受到可见光弱吸收,光生载流子复合率高等方面的限制,使得完全去除水环境中难降解有机污染物仍然是一项大挑战。基于此,本学位论文通过引入金属等离子体效应和单晶的高电导率,设计合成了三种金属改性的单晶TiO₂高效光催化剂,着重考察了金属改性种类与光催化降解有机污染物（四环素、4-NP和苯酚）的构效关系,运用TEM、SEM、XRD、ESR、MS、EIS等表征分析所合成催化剂的结构与形态,再结合自由基诱捕实验,揭示难降解有机污染高效降解的机理,其主要研究内容如下:1.金属Ag改性单晶TiO₂光催化剂的制备及其性能研究以水热法合成的单晶TiO₂（SCTiO₂）纳米棒为载体,通过光沉积法制备出均匀分散的Ag纳米粒子改性的SCTiO₂（Ag-SCTiO₂）光催化剂。通过SEM、TEM、XRD、XPS等表征方法,证实了Ag-SCTiO₂光催化剂的成功制备。四环素污染物降解实验表明,相比于未改性的SCTiO₂,Ag-SCTiO₂具有更高的可见光吸收和光生电荷分离效率,导致其四环素的可见光和模拟太阳光降解率分别提高了2.8倍和4.2倍。尤其是在模拟太阳光辐射下,Ag-SCTiO₂在50 min内就能实现四环素的完全去除。2.金属Bi改性单晶TiO₂光催化剂的制备及其性能研究为了降低贵金属改性的成本,本部分采用廉价金属Bi代替贵金属Ag,即采用类似的方法制备出Bi纳米粒子改性的单晶TiO₂（Bi-SCTiO₂）光催化剂。环境污染物降解实验结果表明,在模拟太阳光辐射下,Bi-SCTiO₂能够在40 min内完全降解四环素(k=0.0939 min^-1),优于同样条件下的Ag-SCTiO₂对四环素的降解(k=0.0834 min^-1);尤其是所合成的Bi-SCTiO₂也能分别在150 min和120 min内完全降解4-NP和苯酚,而Ag-SCTiO₂很难实现4-NP和苯酚的完全去除。3.双金属Ag/Bi共改性单晶TiO₂光催化剂的制备及其性能研究由于单一组分改性对TiO₂光催化性能的提升仍然有限。为了进一步提高TiO₂的光催化性能,在SCTiO₂纳米棒的基础上,通过光还原法将Ag和Bi纳米粒子均匀负载到SCTiO₂表面,制备出Ag、Bi共改性单晶TiO₂（Ag/Bi-SCTiO₂）光催化剂。因为金属Ag的功函数高于金属Bi,使得Bi表面的电子会定向迁移到Ag的表面。电子在两种金属间的定向迁移能够进一步促进载流子的分离。实验结果表明,在模拟太阳光辐射下,Ag/Bi-SCTiO₂能够在40 min内完全降解四环素(k=0.1226 min^-1),优于Bi-SCTiO₂对四环素的降解(k=0.09397 min^-1);此外,能够在120 min内分别完全去除4-NP和苯酚(降解率分别为0.0432 min^-1和0.0403 min^-1),明显高于Bi-SCTiO₂对4-NP和苯酚的降解率(分别为0.0268 min^-1和0.0203 min^-1)。