六价铬是水体中污染较为严重的重金属离子之一,其不易降解,毒性较高,严重威胁人类的健康。光催化技术是能够有效解决水体中六价铬污染且经济环保的方法。TiO2-SiO2气凝胶是一种复合材料,其性质稳定,无毒环保,光催化性能优于纯TiO2气凝胶材料,但TiO2-SiO2气凝胶材料仅能吸收紫外光,为提高TiO2-SiO2气凝胶材料在可见光范围内的光催化活性,本文利用姜黄素和三种不同类型花青素(栀子蓝、紫甘薯、葡萄皮红)为模板合成TiO2-SiO2气凝胶,之后将制成的材料通过XRD、SEM、TEM、FT-IR、BET、XPS、UV-Vis等手段进行表征,并用于可见光催化还原六价铬,同时讨论了一系列反应条件(Ti与Si的比例、色素模板含量,催化剂量,pH值,牺牲剂的种类,牺牲剂加入量,溶液初始浓度)的影响。此外,本文首次将多种植物叶片制成无机光催化剂,并用于光催化还原CO2的研究中,探究了不同反应条件下的光催化活性。论文得到了以下主要研究结果:(1)加入姜黄素为模板后,通过表征发现材料分散性较好,而且在可见光区有明显吸收。在可见光下,六价铬还原率最高达98.0%,远超过不加色素的TiO2-SiO2气凝胶。(2)加入花青素为模板后,通过表征发现材料分散性较好,而且在可见光区有明显吸收。在可见光下,六价铬还原率最高达86.1%,远超过不加色素的TiO2-SiO2气凝胶。(3)植物叶片经高温煅烧后去除了叶绿体,但仍然有光催化活性,其中甘蔗叶光催化剂的光催化还原效率最佳,加入配体后会提高植物光催化剂的活性。由于甘蔗叶光催化剂是一种含有钾,镁的矿物质,其还原CO2的机理与光合作用机理类似。同时其中所含的镁元素和叶绿素的核心部分卟啉环中含有镁元素相同,这些现象都表明其可能也类似“光合作用”的机制。