近二十年来,半导体异相光催化技术在降解和（或）去除环境污染物方面己获得广泛的研究,是一项高效的、有前景的高级氧化技术。TiO₂由于具有高活性、光化学性质稳定、无毒和价廉等优点而成为首选光催化剂。但是该技术在实现大规模应用之前,目前至少还需大幅度地提高其效率。另外,TiO₂固有的宽带隙使其催化活性仅在紫外或者近紫外光才能得以发挥,而这部分光在太阳的光谱中不足5%,因而限制了其对太阳能的利用。因此,本论文致力于寻找新的提高TiO₂光催化反应效率的方法以及通过对TiO₂的改性制备获得具有可见光催化活性的催化剂,并把它们应用于污染物的光催化降解。论文首先以钛基TiO₂薄膜为光阳极,采用短接光电化学电池的方法分隔光催化过程中的阴、阳极反应,研究了光电化学电池中染料污染物甲基红和次甲基蓝的阳极光催化降解。结果表明,该法有利于抑制光生载流子的复合,提高污染物的光催化氧化速率;并且,在相同实验条件下短路光电流越大,甲基红降解速率越高。另外,在基底和TiO₂薄膜之间夹层SnO₂得到组装电极Ti/SnO₂/TiO₂,进一步提高了光生载流子的分离效率;同时采用电化学阻抗谱（EIS）评价了电极的光催化性能。其次,采用掺杂的方法对TiO₂进行改性,制备了以下具有可见光光（电）活性的催化剂:1.钴掺杂TiO₂可见光催化剂。以CoCl₂、Co（NO₃）₂和CoSO₄为钴前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了粉末钴掺杂TiO₂,运用XRD、SEM、TEM、EDAX、BET、粒度分布、TG-DSC以及UV-Vis吸收光谱等手段对样品进行了表征,对比研究了钴前驱体对样品的微观结构和吸光性能的影响。同时,以苯胺为降解目标物,比较了样品在可见光下的催化活性。结果表明,样品的TiO₂晶相、形貌、比表面积和吸光性能都随着钴前驱体的不同而不同,其中以Co（NO₃）₂为前驱体制备得到的样品光催化活性最高,特别是1%掺杂且400℃烧结得到的样品,并讨论了其可能原因。2.钛基铬掺杂TiO₂薄膜。研究了可见光下电助钛基铬掺杂TiO₂薄膜电极光催化氧化NO₂^-离子的动力学及其机理。结果表明,没有外加偏压时,由于光生载流子的快速复合无法实现NO₂^-离子的光催化氧化,而当外加为1.2 V（vs.SCE）时,初始浓度为8 mg l^-1的NO₂^-离子在3 h内降解效率高达90%。当外加偏压为0.4 V（vs.SCE）时,反应遵循表观零级反应动力学规律,而当外加偏压不小于0.8 V（vs.SCE）时则遵循准一级反应动力学规律。NO₂^-离子的初始浓度、溶液初始pH值、气氛和阴极反应对光催化反应的影响也进行了研究。而且,以叔丁醇或苯甲酸为羟基自由基捕获剂,研究了可见光下NO₂^-离子的光催化氧化机理。结果表明其光催化氧化最可能通过羟基自由基间接氧化,而不是价带空穴直接氧化。3.（Co,N）和（Ru,N）共掺杂TiO₂薄膜电极。在钴和钌掺杂TiO₂中引入非金属元素氮制备了（Co,N）和（Ru,N）共掺杂TiO₂薄膜光催化剂,利用XRD、SEM、XPS、UV-Vis吸收光谱等对其进行了一系列的表征,并通过光电化学方法测量了它们的能带结构、光电转化效率以及界面电荷转移速率等。结果表明,同单组分掺杂TiO₂相比,共掺杂明显提高了其光电化学性能,且（Co,N）和（Ru,N）共掺杂TiO₂电极光电响应起始波长分别红移至580 nm和560 nm左右。同时结合光电测试结果了推测它们在可见光下的光电响应提高的可能原因。这种共掺杂改性方法有望进一步改善催化剂的可见光光催化性能。