挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds,VOCs）是大气污染的一个主要污染源,已对环境造成不同程度的污染,严重地威胁人体健康和生态环境。因此,发展高效科学技术方法消除大气中的VOCs,已成为环保科研人员研究的重点。光催化氧化法因具有工艺简单、能耗低、反应条件温和,并且可将VOCs最终转化为无毒的CO₂和H₂O等优点,被认为是最具应用前景的VOCs处理技术。在众多已开发的光催化剂中,TiO₂因其卓越的光催化氧化性能、无毒价廉等优点而受到了研究者的广泛关注。然而,由于TiO₂的带隙较宽,只能被占太阳能不足5%的紫外光激发时才能发生光催化反应。而且,TiO₂具有较小的比表面积和高的光生载流子复合几率,致使其表现出较低的光催化氧化VOCs活性,这些极大地限制了TiO₂在VOCs净化方面的实际应用。本论文以一种典型的含氮钛基MOF材料为牺牲模板,利用MOFs的热不稳定性,通过高温热解方法制备氮掺杂介孔碳包裹的TiO₂复合材料,探索N掺杂、TiO₂与碳的界面接触以及金红石-锐钛矿TiO₂相结对光催化降解VOCs性能的影响,并研究揭示氮掺杂介孔碳包裹的TiO₂复合材料光催化降解VOCs的机理。本论文的主要内容如下:1)氮掺杂介孔碳包裹的TiO₂复合材料的制备。以典型的钛基MOFs材料NH₂-MIL-125为牺牲模板,在Ar气氛中,经600℃煅烧6 h得到TiO₂@C-N复合材料。随后将TiO₂@C-N复合材料在CO₂气氛中进一步处理一定时间,得到TiO₂@C-N（x）复合材料。通过X射线衍射、透射电子显微镜、N₂物理吸附等表征手段,分析复合材料的表面组成、相结构、形貌、比表面积等表面物理化学性质。研究结果表明,弱氧化性的CO₂不仅可以直接作为氧化剂分解TiO₂@C-N表面的无定形碳,提高复合材料中石墨碳的比例,而且还可作为金红石-锐钛矿TiO₂的相转化剂,改变复合材料中金红石和锐钛矿的比例。2)TiO₂@C-N（x）复合材料光催化降解VOCs性能研究。选择气相苯乙烯为模型VOCs,在自搭建的固定床连续流动的光催化反应装置中考察了氮掺杂介孔碳包裹的TiO₂复合材料的光催化性能。研究结果表明,TiO₂@C-N复合材料经CO₂处理后,对苯乙烯的光催化活性和矿化效率均得到明显提高,其中,TiO₂@C-N（30）表现出最佳的光催化性能。与TiO₂@C-N相比,可见光照射240 min后,TiO₂@C-N（30）对苯乙烯的去除率由31.0%提高至62.4%,矿化率由19.7%提高至51.9%。3)TiO₂@C-N（x）复合材料光催化降解VOCs的机理探索。利用XPS、光电化学测试和电子顺磁共振光谱系统揭示催化剂的表面组成、吸光性能、光生电子-空穴对的分离能力、光催化降解过程中可能涉及的主要自由基等信息,并利用质子转移反应飞行时间质谱（PTR-ToF-MS）监测光催化过程中可能生成的降解中间体。基于上述研究揭示,TiO₂与其外层高度石墨化的氮掺杂介孔碳间良好的界面接触、以及形成的锐钛矿-金红石TiO₂相结有利于产生具有强氧化能力的^·O₂^-和^·OH自由基,因此表现出更优异的光催化活性和矿化能力。