据统计现代人80%以上时间在室内度过，每年全球有280万人直接或间接死于装修污染，全球约4%的疾病与室内空气污染相关。甲醛为较高毒性物质，具有强烈的致癌和致畸作用，是室内空气污染的主要污染物之一。1995年，甲醛被国际癌症研究机构确定为疑致癌物。纳米TiO₂是一种被研究得最多的光催化剂，它能光催化氧化水体中和空气中的绝大多数有机污染物，包括染料、表面活性剂、农药及各种难生物降解的有毒有机污染物，降解最终产物为H₂O、CO₂和无害离子，二氧化钛光催化技术具有自身稳定、产物清洁、无二次污染等特点，被认为是一种最具前景的光催化降解技术。但是，以二氧化钛半导体为基础的光催化技术目前还存在着两个关键的科学技术难题：量子产率低和太阳能利用率低。针对TiO₂光催化技术存在的问题，本文主要包括了以下研究内容：1．本文采用L9（34）正交实验，运用溶胶-凝胶法，确定了TiO₂、N/TiO₂、Ce/TiO₂、Ce/N/TiO₂的最佳制备条件。实验结果表明，TiO₂、N/TiO₂、Ce/TiO₂和Ce/N/TiO₂的最佳制备条件分别为为T=500℃，t=2h；T=500℃，t=2h，N/TiO₂（mol%）=10%；T=500℃，t=2h，Ce/TiO₂（mol%）=3.0%；T=400℃，t=3h，N/TiO₂（mol%）=15%,Ce/TiO₂（mol%）=3.0%；2．对最佳条件下制备的TiO₂、N/TiO₂、Ce/TiO₂、Ce/N/TiO₂样品，探讨研究时间、甲醛初始浓度、温度、催化剂用量、紫外灯强度等因素对甲醛降解的影响。实验结果表明：改变其中单一因素时，TiO₂、N/TiO₂、Ce/TiO₂和Ce/N/TiO₂四种样品对甲醛降解率均出现先上升后下降的现象；当其它条件一定时，四组样品对甲醛降解能力顺序为：Ce/N/TiO₂>Ce/TiO₂>N/TiO₂>TiO₂；在相同条件下，Ce/N/TiO₂.、Ce/TiO₂、N/TiO₂和TiO₂四种样品在氙光灯源下的甲醛降解率均高于在8w日光灯源下的甲醛降解率；3．利用X射线衍射，紫外可见吸收光谱等方法对最佳条件下制备的TiO₂、N/TiO₂、Ce/TiO₂和Ce/N/TiO₂样品进行比较，试图对他们降解甲醛的机理进行探讨。实验结果表明，最佳条件下制备的TiO₂、N/TiO₂、Ce/TiO₂和Ce/N/TiO₂均在2θ=25.160时出现了衍射峰，TiO₂的衍射峰与其它比较衍射峰较宽较弱，Ce/N/TiO₂样品锐钛矿相衍射峰最明显，并且衍射峰最窄，四种样品均达到纳米级别，粒径大小顺序为：TiO₂﹥N/TiO₂﹥Ce/TiO₂﹥Ce/N/TiO₂；N/TiO₂、Ce/TiO₂和Ce/N/TiO₂均出现了不同程度的红移，红移程度的大小顺序为：N/TiO₂﹤Ce/TiO₂﹤Ce/N/TiO₂；4．设计一个甲醛降解装置，该装置使用竹炭负载Ce/N/TiO₂作为光催化剂催化氧化降解甲醛，讨论负载量、木炭间隔等等对该催化装置的影响，以竹炭负载TiO2作为光催化剂作为对比实验，并且对该甲醛降解率装置进行效果测试。实验结果如下：将光反应器设计成栅式结构，可以有效地增加催化剂的光照表面，减少竹炭对紫外光源遮挡作用，提高光催化反应速率，光反应器的催化层厚度为2mm，间隔为20mm，纳米TiO2/竹炭净化空气中微量甲醛的效果较好，反应装置的甲醛净化速率达94%。