本文系统回顾了光催化材料的发展状况及现在所存在的问题，全面阐述了纳米TiO₂光催化技术在应用、改性、制备、载体等方面的研究情况，详细介绍了纳米TiO₂光催化剂及其掺杂样品、载体制备方法、光催化活性评价及表征实验方法。 采用了溶胶—凝胶方法，通过正交实验确定了光催化剂的配方后，调整了所掺杂的不同离子的不同加量，制备出均匀稳定的含不同离子掺杂的纳米TiO₂光催化剂，对其光催化活性进行了较为详细的评价，通过XRD，SEM等手段对样品的微观性能测试及表征，深入探讨了二氧化钛光活性和不同离子掺杂的协同作用机理，并将不同离子改性后纳米TiO₂光催化剂应用于彩南油田污水处理研究中。本论文的工作主要包括以下三个方面： （1）纳米TiO₂光催化剂及离子掺杂的制备 用溶胶—凝胶法制备纳米TiO₂光催化剂，初探配方中的水、乙醇溶剂、醋酸等加量范围，确定各种药剂不同加量对凝胶时间的影响后，由正交实验确定最佳配方及实验条件，并通过XRD分析和光催化活性评价实验，确定煅烧温度。 （2）载体选择 通过对钢板、铝板、钛板、毛玻璃等载体的优选，最终确定所用载体类型。 （3）不同离子掺杂改性及应用研究 分别研究了Al³⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、钨离子、Zn²⁺、钒离子、Ni²⁺、稀土离子及Mg²⁺掺杂改性，分别研究这些离子掺杂对二氧化钛的光催化活性的影响，再根据XRD，SEM等表征手段，分析其原因及机理。在应用研究方面，将不同离子掺杂改性后的纳米TiO₂光催化剂应用到彩南油田污水的处理中，并详细分析了其降解情况。