纳米TiO₂是一种优良的光催化剂,掺杂改性可以提高其光催化性能,通过负载固化纳米TiO₂粉体,可进一步其提高实用性。本课题首先以钛酸正丁酯和硝酸镝为主要原料,采用溶胶-凝胶法制备稀土Dy掺杂纳米TiO₂粉体（Dy/TiO₂）,以提高其光催化活性。然后以高硅氧玻璃纤维编织体为载体,采用浸渍-提拉法制备稀土Dy/TiO₂薄膜。以甲基橙溶液为目标降解物,系统地研究了煅烧温度、稀土Dy掺量、煅烧时间等对纳米Dy/TiO₂粉体光催化活性的影响,以及稀土Dy对纳米TiO₂粉体的结构性能影响。探讨了煅烧温度、涂覆次数、预处理液等对Dy/TiO₂薄膜光催化活性的影响,并研究了Dy/TiO₂薄膜与高硅氧玻璃纤维基底的结合性能及光催化机理。（1）研究表明:纳米Dy/TiO₂粉体的制备工艺为稀土Dy掺量为1.3%（nDy/nTi）,煅烧温度为550℃,煅烧时间为4 h。在此工艺条件下所制备的纳米Dy/TiO₂平均粒径大小约20 nm、比表面积约78.45 m2.g-1,锐钛矿相:金红石相约为79:21。光降解过程中甲基橙初始浓度为10 mg/L,粉体投加量为1.0 g/L,未掺杂纳米TiO₂对甲基橙的降解率为47%,纳米Dy/TiO₂对甲基橙的降解率为92%,表明稀土Dy掺杂可以提高纳米TiO₂的光催化活性。（2）以高硅氧玻璃纤维编织体为载体,采用浸渍-提拉法制备Dy/TiO₂薄膜。通过对Dy/TiO₂薄膜的形貌及光催化活性的研究,制备工艺如下:采用乙醇活化处理高硅氧玻璃纤维,涂覆次数为5,经500℃一次煅烧。在此工艺条件下能够制备出连续、均匀紧密并以锐钛矿相为主的Dy/TiO₂薄膜,在搅拌条件下薄膜对甲基橙的降解率为98%,高于平铺条件下的降解率。在循环使用5次后,对甲基橙的降解率为86%,具有很大的循环使用价值。（3）通过对纳米Dy/TiO₂与高硅氧玻璃纤维基底结合性能的研究,可知:在热处理过程中,TiO₂前驱体与高硅氧玻璃纤维基底之间通过相互扩散形成了一个渐变界面,在界面处可能产生了双电层;而且高硅氧玻璃玻璃纤维基底中的元素Si大量扩散到Dy/TiO₂前驱体中,与元素Ti通过-O-键结合,提高了前驱体在纤维表面的吸附性能,促使其在纤维表面很好的铺展,形成连续均匀、紧密的Dy/TiO₂薄膜。（4）通过XRD、XPS、TEM等手段对样品进行表征分析。结果表明:稀土Dy掺杂阻碍纳米TiO₂晶粒增长,抑制其相变,以氧化物的形式进入TiO₂晶格间隙,形成TiO₂/Dy2O3复合体系。同时稀土Dy掺杂改变了TiO₂电子状态,形成新的掺杂能级,降低TiO₂的带隙能,从而降低激发光的波长,拓宽了纳米TiO₂的光吸收范围,吸收带边红移至428 nm。稀土Dy掺杂抑制光生电子和空穴的复合,同时增加TiO₂纳米粉体的表面羟基含量,不仅提高了空穴的利用率,有效分离光生电子-空穴,更是生成更多的高活性羟基自由基,参与光催化氧化反应,从而提高纳米TiO₂的光催化性能。