本研究选择非金属矿物高岭石作为载体制备TiO₂复合光催化材料并对其进行掺杂改性和表面修饰。经纳米二氧化钛修饰后仍保留高岭石片状晶形和物理化学性能。然而二氧化钛修饰赋予了高岭石表面新的功能，使其成为具有光催化、光生物化学、光电转换等新特性，用于精细化工、工装涂料、日用建筑陶瓷、卫生洁具、工程塑料、内外墙装修材料和家电表面装饰材料和环境矿物材料等领域，对于消毒灭菌净化空气、保湿除湿、调节空气、废水处理等生态型绿色材料的开发应用，构建节约型环境友好型社会具有特别重要的意义。 本文的研究内容主要包括三个部分：（1） 高岭石基纳米TiO₂晶体膜的制备、表征及性能研究。（2） 过渡金属掺杂高岭石基纳米TiO₂晶体膜的合成、表征及评价。（3） 含偶氮染料云母珠光颜料工业废水的光催化降解应用研究及作用机理。系统研究了制备高岭石基纳米TiO₂晶体膜的一些基础性问题，探索并优化在高岭石基材表面制备纳米TiO₂晶体膜的工艺条件，重点研究了主要因素影响高岭石基纳米TiO₂晶体结构的规律；构建了过渡金属离子和金属氧化物两种掺杂方式，分析了掺杂合成的微观机制和界面、表面反应机理；研究开发了紫外光、太阳光下均能高效率降解偶氮染料的光催化技术。分析了偶氮染料的分子结构及光催化降解的反应历程。得到如下结论。 一、高岭石基纳米TiO₂晶体膜的制备、表征及性能研究 1．全面系统地考察了影响高岭石基纳米二氧化钛光催化活性的诸多因素。重点研究了前躯体配比、矿浆浓度、水解反应温度、水解反应时间、干燥温度、焙烧温度、焙烧时间及镀膜次数等因素对高岭石基二氧化钛晶相结构及光催化活性的影响。认为水解反应温度和焙烧温度对二氧化钛晶相结构及光催化活性的影响是最为显著的。 2．醇盐水解反应为微放热反应，过低的水解反应温度使水解速率和缩聚速率降低，胶体粒径减小；而水解反应温度过高，水解速率和缩聚速率增大，胶粒凝聚时间短，溶胶不稳定。 正交实验优化的制备工艺条件是：前驱体钛酸四丁酯、无水乙醇、1mol／L的HNO₃、蒸馏水的体积比为5：6：12：39，矿浆浓度为5％，50℃下水解反应3h、70℃干燥1h、600℃下焙烧2h。影响制备高岭石基纳米TiO₂的因素主