以木质活性炭(AC)为载体,将具有光催化性能的二氧化钛(TiO2)负载于活性炭载体上,使得制备出的复合光催化材料用于工业废水处理、净化空气等环境污染问题,致力于缓解能源危机、治理环境污染具有重大意义。实验首先通过化学活化法制备木质活性炭,再通过水热法制备TiO2-AC复合光催化材料,采用XRD、SEM、EDS、XPS、FT-IR、UV-Vis等检测技术对制备样品进行表征,并以甲基橙溶液为模拟目标降解物,探究TiO2-AC复合材料的光催化性能。在此基础上通过两种改性方法(稀土掺杂、半导体复合)使复合材料吸光范围从紫外光扩展到可见光范围,以至于更大程度地利用太阳能来解决环境污染问题。论文的主要研究内容及结论如下:(1)以杨木屑为原料,KOH为活化剂制备木质活性炭。再以钛酸四正丁酯为原料,通过设置不同初始AC/Ti质量比、溶液pH、反应时间、水热温度四个因素,采用L9(34)正交实验表进行正交实验,探究各因素对复合材料光催化性能的影响。通过对比材料光催化降解甲基橙溶液,分析得到各因素对于材料光催化性能影响的主次顺序为:水热温度>反应时间>溶液pH>初始AC/Ti质量比,水热温度为主要影响因素;为进一步探究水热温度对材料的影响,采用初始AC:Ti=1:3、溶液pH=3、温度(140℃、180℃、220℃)、反应时间6 h制备复合光催化材料。对样品测试后显示:生成的TiO2为锐钛矿型,致密地分布于AC表面;水热温度对于复合材料光催化性能产生一定影响,三种温度下制备的材料在紫外光照射下均具有光催化性能,在180 min内对20 mg/L甲基橙溶液的降解率均达到80%以上,180℃下制备的材料对甲基橙的降解率达到90%以上。(2)基于前期研究结果,以六水合硝酸镧(La(NO3)3·6H2O)为镧源,设置不同掺杂比La/Ti(0.5、1、2、3、5 at%),对TiO2-AC复合光催化材料进行掺杂改性,探究稀土元素掺杂量对La/TiO2-AC复合材料光催化性能的影响。对样品测试后显示:经稀土掺杂后,生成的TiO2为锐钛矿型,未出现La2O3或其他镧的化合物特征峰;经SEM、EDS、XPS与UV-Vis测试分析后,掺杂的La元素以La3+形式进入TiO2晶格内,抑制了晶粒的长大,使得在AC表面生成的TiO2粒径更加均匀,排列更加致密;La3+的引入在TiO2禁带中形成掺杂能级,降低了复合半导体材料的禁带宽度,使其吸光范围从403 nm扩展至425 nm,带隙能降低了 0.16 eV;其中,2%La/TiO2-AC复合光催化材料在模拟太阳光下180 min内对甲基橙溶液的降解率达到了 65%。(3)以五水合硫酸铜(CuSO4·5H2O)为原料,采用化学沉积法与水热法制备Cu2O/TiO2-AC复合光催化材料,探究p-n型半导体复合对材料光催化性能的影响。对样品测试后显示:生成的TiO2为锐钛矿型,Cu2O为赤铜矿型,TiO2随机负载于Cu2O及活性炭表面;经UV-Vis测试分析发现,Cu2O与TiO2两者的结合组成p-n型异质结导致复合材料的禁带宽度降低,有效地扩展了复合材料在紫外光及可见光的吸光能力;其中,Cu2O/TiO2-AC复合光催化材料在模拟太阳光下180 min内对甲基橙溶液的降解率达到了 73%,使其基本具备了在可见光条件下降解污染物的能力,达到了利用自然光的目的。