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光催化技术在目前被认为是极有应用价值的环境治理技术,因可以利用太阳能为光源去除水中的污染物,使其已经成为了现阶段的研究热点,它既解决了能源短缺的问题,也减少了对环境的危害。TiO2因性质较稳定、抗化学腐蚀性以及具有优异的催化活性等优点成为理想的光催化材料。但是,纯TiO2具有一定缺点,如其带隙宽度较大、载流子的复合率高,悬浮状态下粉末状TiO2与水相难以分离导致其不利于二次使用,对其实际应用造成了困难。为解决以上缺点,本文采用阳极氧化法制备TiO2纳米管（TiO2 NTs）光电极,以亚甲基蓝（Methylene Blue,MB）为目标污染物,探究TiO2NTs光电极的光电催化性能。在TiO2 NTs基础上通过添加还原氧化石墨烯（RGO）和贵金属金纳米晶（Au）来提高其光催化速率,来优化其光电催化性能。应用改性的TiO2 NTs光电极对水体中的农药西维因（甲萘威）进行了光电催化降解机理研究。设计响应面试验采用阳极氧化法在Ti箔上制备了结构整齐的TiO2 NTs光电极,研究了制备工艺条件对TiO2 NTs光电极光电催化降解MB的变化规律,采用扫描电子显微镜（SEM）、X-射线能谱分析（EDS）、X射线衍射（XRD）、X-射线光电子能谱（XPS）、光致发光（PL）对TiO2 NTs光电极的表观形貌、组成结构进行了表征,并利用电化学工作站对其光电化学性能进行了分析。结果表明:水含量为43 vol%、氟化铵浓度为0.5 wt%、氧化温度38℃、氧化时间1.72 h,煅烧温度为450℃,时间2 h制备的TiO2 NTs光电极光电催化活性最佳。35 W汞灯模拟太阳光,光照120 min对5 mg·L-1MB溶液的光电催化降解效率为54%。TiO2整体呈现管状结构,排列规整,管径平均值为83.99 nm,管壁为19.08 nm。通过自由基捕获试验可知,·OH与h+是TiO2 NTs光电极光催化去除亚甲基蓝的主要活性中间体。其次,为了进一步提高TiO2 NTs光电极的稳定性及其光电催化性能,采用电化学沉积法制备了RGO负载的TiO2 NTs（RGO/TiO2 NTs）光电极和金纳米粒子负载的（Au-RGO/TiO2 NTs）光电极,并设计响应面试验对负载参数进行优化。采用SEM、EDS、XRD、XPS、PL、拉曼光谱（Raman）对光电极进行表征,并利用电化学工作站对其光电化学性能进行了分析。结果表明:RGO/TiO2 NTs最优制备工艺为沉积电压1.1V、沉积时间10 min、沉积温度25℃。Au-RGO/TiO2 NTs最优制备工艺为负载Au的沉积电压为0.2 V,沉积时间为30 s。在35W汞灯光照120 min,RGO/TiO2 NTs光电极和Au-RGO/TiO2 NTs光电极对MB的光电催化降解效率为64%和72%。经过负载RGO和Au纳米粒子后,TiO2纳米管部分管壁变厚,管壁约为22.60 nm,但纳米管主要结构并无变化。分别循环利用5次之后,降解率在68%以上仍然稳定。通过自由基捕获试验可知,在反应过程中·OH、h+、·O2-都有一定作用,·OH在光电催化去除MB的过程中起主要作用,h+次之。最后,应用改性TiO2 NTs光电极对水体中农药西维因进行了光电催化降解。结果表明:在35 W汞灯光照下,西维因初始浓度0.2 mg·L-1和pH为10时,光照480 min后西维因去除率达到96.5%,此外,考察了水体中初始浓度和pH对西维因降解产生的影响,分析了西维因的降解机制。西维因降解过程中存在氨基甲酸酯官能团,水中的氢氧化物离子（OH-）将取代氨基甲酸酯基团形成1-萘酚和甲基异氰酸酯,后者则与H2O进一步反应生成了甲胺和CO2。