纳米TiO2具有优异的光催化活性，它能将环境中存在的微量有机物降解为无污染的无机物，还能杀死细菌病毒，因此具有广泛的应用前景。但是，纳米TiO2光催化剂须依赖于紫外光，对太阳光的利用率低，因而限制了它的应用。为了提高纳米TiO2的光催化活性，充分利用太阳光，必须对其进行改性。金属离子掺杂是对TiO2进行改性的一种重要手段，掺杂可在半导体表面引入缺陷位置或者改变结晶度，影响电子和空穴的复合，从而提高TiO2的光催化活性。但是目前金属元素的掺杂，大都注重个别离子掺杂之后的TiO2催化剂的光催化性能，对将TiO2制备成中空微球同时进行金属离子掺杂的研究较少。 本论文主要研究制备共聚物模板微球，然后在模板表面包覆TiO2，在包覆过程中进行了金属离子的掺杂，经过煅烧制得掺杂金属离子的TiO2中空微球，以期达到改性并提高光催化性能的目的。 首先研究了单分散共聚物模板微球的合成机理，确定合适的工艺路线和反应装置。为了利于TiO2的包覆，实验引入了带正电的共聚单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵与苯乙烯共聚。采用FT-IR、1H-NMR对共聚物微球进行表征，证明甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵已经联入聚苯乙烯分子链中，形成了苯乙烯－甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵共聚物，通过SEM分析表明共聚物模板微球呈良好的球形形貌，单分散性良好。 实验研究掺钒TiO2复合微球的包覆过程中各个条件的影响。研究了反应温度、溶液pH值、氨水加入速率、TBT加入量等因素对于掺钒TiO2复合微球制备的影响。选择合适的煅烧条件，将实验制得掺钒TiO2复合微球进行煅烧。通过FT-IR、TGA-DSC分析表明煅烧之后共聚物内核已经去除，SEM、TEM图像表明产物为中空微球。用XRD、UV-Vis对煅烧后中空微球进行了表征，研究了煅烧温度和掺杂量对于光催化性能的影响，确定合适的煅烧温度和最佳掺杂量。 参照掺钒TiO2中空微球的制备过程，制得掺铜TiO2中空微球，并进行了光催化降解甲基橙实验。实验产物经过FT-IR、TGA-DSC分析，SEM、TEM图像表征，证明煅烧之后的产物为掺铜TiO2中空微球。用XRD对中空微球进行了表征，研究不同掺杂量对于光催化性能的影响，确定了最佳掺杂量。 本论文通过金属元素掺杂的方法对TiO2中空微球光催化剂进行改性研究，提高了TiO2光催化剂的催化效率，通过系统的实验研究和各种表征数据的分析，获得了改性后TiO2光催化剂的制备方法和性能的变化以及不同掺杂量影响光催化活性的规律。