随着能源化工行业的发展,我国每年能源消费总量仍在不断攀升,每年因大量使用化石燃料带来的环境污染也越来越严重,尤其是大气环境中的挥发性有机污染物(VOCs),严重危害人类健康及生态系统安全。随着环境形势的紧迫,对挥发性有机化合物的治理日益受到各国的重视,许多国家和地区已对VOCs的排放制定了严格的标准。由于在根源上很难保证直接抑制VOCs的生成,因而必须高效治理产生的VOCs, TiO2光催化降解技术具有能耗低、适用范围广等优点,近年来受到广泛的关注。目前大多数改性的Ti02对光利用率仍然有很大的提升空间,且光催化降解的具体途径及机理仍存在很大的争议。因此,本文搭建了间歇式光氧化降解试验台及连续式光催化降解试验台,并选取甲苯作为研究对象,开展了光催化氧化降解实验,分析了甲苯在不同工况下的降解规律,据此提出合理的反应机理。(1)在光氧化及光催化降解反应中,随着甲苯初始浓度的增加,甲苯转化率会缓慢下降；而光照强度的增强,则会使其逐渐升高；在进行动力学分析时,发现甲苯光氧化降解和光催化降解反应均符合伪一级反应动力学方程。(2)通过间歇式光氧化降解试验结果得知,甲苯光氧化降解的中间产物主要包括苯、苯甲酸、乙醇、乙酸等,且随着光照强度的增加,代表性产物乙醇(无毒无害)的相对含量由38.7%增加到43.19%,而含苯环产物的相对含量由58.05%降至42.01%,且光照时间越长,甲苯的降解比较充分,而这些中间产物还可被进一步降解成水和二氧化碳等小分子。(3)基于连续式光催化降解试验系统,以Ti02为基体,掺杂了不同比例的La、硫脲对催化剂进行了改性,开展了光催化降解试验。采用溶胶-凝胶法制备了La单掺改性Ti02催化剂,发现在550℃下煅烧的La/TiO2催化剂表现出了较高的催化活性；当La掺杂含量为2.5%时(催化剂LMT-2.5-550),甲苯转化率最高,达到31.17%,比商业P25高11.83%;而在制备La/S共掺改性TiO2催化剂时发现,当硫脲掺杂比例为25%时(催化剂SMT-25-550),催化降解性能最优,甲苯转化率达到55.40%,比相同条件下催化剂LMT-2.5-550的甲苯转化率高24.23%,比商业P25高36.06%。(4)无掺杂催化剂TiO2表面主要有甲苯与羟基自由基反应生成的苯甲酸和苯甲醇,还有由产物苯甲醛在光照与催化剂的共同作用下与体系中生成的甲醇反应得到的苯甲酸甲酯等；而甲苯在催化剂LMT-2.5-550作用下转化率较高,表面产物主要生成了苯甲醇、苯甲酸以及苯甲醛与体系中生成的甲醇反应生成苯甲醛缩二甲醇等；在催化剂SMT-25-550作用下,甲苯转化率达到55.40%,且转化产物十分复杂,包含苯甲酸乙酯以及苯甲酸和苯甲酸甲酯的羟基化同分异构体,为开环反应降低了活化能,间接说明了甲苯转化程度更高。