介孔纳米晶TiO₂因其具有高比表面积,发达有序的孔道结构,孔径尺寸在一定范围内可调,表面易于改性等特点,可以有效地增强TiO₂光催化的性能。介孔纳米晶TiO₂比纳米TiO₂具有更高的光催化活性。本实验制备了介孔TiO₂材料,介孔TiO₂薄膜并研究了其光电催化活性。本文首先研究了介孔TiO₂粉体的制备。基于溶胶-凝胶过程,以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为模板剂,合成了TiO₂以及V/Ce/F-TiO₂介孔材料。利用X射线衍射（XRD）,N₂吸附-脱附,透射电镜（TEM）,热重分析（TG/DTA）和紫外可见漫反射（UV-vis DRS）等手段表征了材料的晶相组成,晶粒尺寸,介孔结构,热稳定性及吸光性能。通过系统研究表明,提高凝胶时间和优化陈化工艺可以得到TiO₂介孔材料。TiO₂和V/Ce/F/TiO₂的平均孔径在3.1-5.1nm之间,最大比表面积可达189m²·g^-1。焙烧温度大于450℃脱除模板剂时可引起孔道的塌陷,而掺杂V/Ce/F后可稳定材料的介孔结构。相对于纯TiO₂光催化剂,掺杂V/F的TiO₂吸光带边红移至可见光区。采用提拉-浸渍法,在铟化锡导电玻璃（ITO）表面制备TiO₂介孔薄膜。本文结合多种表征手段,研究了CTAB加入量,粘度变化和陈化工艺,确定了在ITO表面介孔薄膜生成的最优条件。经XRD分析、SEM、TEM及N₂吸附-脱附等测试对薄膜材料的分析,结果表明,薄膜材料为高催化活性的锐钛矿型TiO₂,具有高比表面积(166 m²·g^-1)和较窄孔径分布（2nm-10nm）。薄膜厚度约1μm,且较大范围内无碎裂。本文进一步研究介孔TiO₂薄膜在光电催化反应中的活性。通过循环伏安曲线（CV）,塔夫曲线（Tafel）等电化学表征手段,研究了ITO导电玻璃表面的TiO₂介孔膜电化学特性。本实验中以自制的TiO₂/ITO为工作电极,Pt片为辅助电极,Ag/AgCl为参比电极构成三电极光催化反应体系。本文通过降解大量使用且较难降解的有机染料甲基橙废水,考察了光电催化反应中,外加偏压值,溶液初始pH值,催化剂用量,甲基橙溶液初始浓度,电解质浓度和种类等对甲基橙去除效率的影响,并确定最佳的反应条件。在最佳反应下,比较了不同薄膜样品的光电催化活性以及可见光条件下的催化活性。本文研究了甲基橙降解光电催化反应的动力学,考察了对降解速率影响大的因素,溶液初始pH值,外加偏压值,甲基橙溶液初始浓度,催化剂用量。最后采用幂指数方程描述反应动力学,得到方程C=C₀ exp(-1.6046C₀^-0.7169E^0.3175Q^1.4692t),方程的计算值与实验值吻合较好。