随着工业的迅速发展，能源危机和环境污染日益严重。如何节约能源，控制和处理环境污染已成为当前的重大课题。在众多纳米光催化材料中，TiO2因具有氧化性强、稳定性好、廉价无毒等优点，成为最有发展前景的纳米光催化剂。但纯TiO2禁带宽度大(3.2 eV)，只能利用太阳光中占很少部分的紫外光，且光生电子-空穴容易复合，导致量子产率低，光催化活性不高，限制了其应用。因此，对TiO2进行改性，拓展光谱响应范围至可见光区，抑制光生载流子的复合以提高其光催化活性是TiO2光催化剂进一步走向实用化的关键。本文在总结纳米TiO2光催化剂改性研究进展的基础上，重点开展了以下几个方面的研究：
　　 1.为了拓展TiO2的光谱响应范围并提高其光催化活性，采用非金属离子N掺杂的方法对TiO2进行改性。通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)等对样品的晶相、形貌、元素组成、吸收带边等进行了表征。与纯TiO2相比较，掺杂样品的粒径较小，由于掺杂使价带上移，禁带宽度减小和形成杂质能级，使样品在可见光区的吸光强度明显增加。以亚甲基蓝为模拟脱色物、白炽灯为可见光光源表征了其可见光性能，发现N掺杂样品表现出良好的可见光催化活性。
　　 2.通过共沉淀法制备了La-N共掺杂TiO2纳米晶体。研究了掺杂浓度对光催化活性的影响。结果表明：在N、La的摩尔掺杂浓度分别为2％和0.3％时，制备样品的光催化活性最好，白炽灯下照射2 h对亚甲基蓝的脱色率可达到45.2％。La掺杂的离子半径较大容易导致晶格畸变，半径较大的La3+进入TiO2晶格间隙形成新的结构缺陷，这有利于晶粒的表面羟基化，使样品的光催化能力明显增强；同时La和N的掺杂均可以使禁带宽度窄化，引起催化剂吸收带边的红移，从而使可见光催化活性明显增加。而且La掺杂有效抑制了光生电子-空穴的复合。
　　 3.采用共沉淀法合成了Mo-N共掺杂纳米TiO2光催化剂Mo-N-TiO2。XRD分析表明所得光催化剂均为锐钛矿晶型，Mo-N共掺杂能抑制TiO2从锐钛矿向金红石型的转变；UV-vis结果表明Mo-N-TiO2对可见光吸收增强，吸收带边明显红移；XPS结果显示，Mo是以+6价的形式存在，并取代Ti4+进入TiO2晶格中。催化剂制备的最优条件为：Mo∶N∶Ti摩尔比为0.0125∶0.02∶1，煅烧温度为500℃，白炽灯下2 h对亚甲基蓝溶液脱色率达55.7％。Mo+6取代Ti4+进入晶格造成TiO2表面的lewis酸性增强，有利于其导带中的光生电子向表面迁移，促进了光生空穴-电子对的分离，同时协同共掺杂引起的带边红移作用提高了Mo-N共掺杂纳米TiO2的可见光催化活性。
　　 本文采用共沉淀法制备了金属/N共掺杂可见光响应TiO2光催化剂，在离子掺杂种类和浓度、煅烧温度对光催化活性的影响、光催化的作用机理等方面获得了一些有意义的结果，具有一定的创新性，对TiO2光催化剂太阳能有效利用的理论和应用研究具有一定的促进作用。