纳米TiO₂是一种新型的半导体材料，由于化学性质无毒、稳定、难溶、价格低廉等，在光电转换、太阳能的储存与利用、光致变色以及光催化降解大气和水中的污染物等方面具有广阔的应用前景。TiO₂的晶型主要包括三种：锐钛矿型、金红石型和板钛矿型。板钛矿型没有光催化活性，用作光催化剂的主要是金红石型和锐钛矿型。由于锐钛矿的禁带宽度大于金红石，从而使锐钛矿所产生的空穴-电子对具有更正和更负的电位，故锐钛矿的催化活性高于金红石。但锐钛矿TiO₂禁带宽约3.2eV，需用（近）紫外线光照射才能激发产生电子-空穴对，其电荷载流子的复合速率也很快，大约发生在皮秒和纳秒的时间尺度范围内，导致光催化活性不高，制约了其广泛的应用，目前研究的主要方向之一是提高其光催化性能。研究表明，混晶型TiO₂纳米粉体具有比单一晶型的纳米粉体更优的光催化性能；相对于纳米粉体和薄膜而言，TiO₂纳米管具有更大的比表面积，将TiO₂制备成混晶型纳米管是一种提高其光催化性能的新途径，目前国内外对其研究报道极少。本文利用溶胶-凝胶法，在不同热处理温度下煅烧，结合微波法制备掺杂稀土镧、铈的混晶TiO₂纳米管，利用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射仪等对其进行表征，并对TiO₂纳米管的形成机理进行分析。以甲基橙为目标降解物，对比单独掺杂镧的混晶TiO₂纳米管和未掺杂的TiO₂纳米管以及相对应的纳米粉体进行光催化降解试验，研究其光催化性能，并对降解机理及稀土元素掺杂对TiO₂混晶纳米管光催化性能影响机理进行分析。本文的主要工作包括混晶型纳米管的制备及研究。采用溶胶-凝胶的方法，其中稀土镧和铈的掺杂量分别为0.5%，在不同的热处理温度下能制备出不同晶型组成的TiO₂粉末。未掺杂稀土TiO₂的晶型转变温度低于700℃，单掺杂稀土镧TiO₂的晶型转变温度在800℃左右，掺杂稀土镧铈TiO₂的晶型转变温度在900℃左右，与单一稀土镧掺杂的TiO₂对比，稀土镧和铈的混合掺杂更大的抑制了锐钛矿相向金红石相的转变。在本试验条件下，以溶胶-凝胶法并经后续热处理制得的混晶TiO₂纳米粉粒径在15-20nm左右，形态均匀。利用微波法所制备的TiO₂纳米管外径为15nm，内径为10nm，形态较均匀；在15W紫外光源照射下，经75min光催化降解试验表明：TiO₂纳米管比纳米粉具有更高的光催化性能；掺杂稀土元素的TiO₂纳米管光催化性能优于未掺杂的TiO₂纳米管；当掺杂镧0.5%和掺杂铈0.5%时，煅烧温度在900℃时，锐钛矿含量为91.8%金红石含量为8.2%时，光催化活性最佳。稀土元素掺杂降低了TiO₂电子-空穴对的复合几率，使其光催化性能提高；TiO₂制备成纳米管大大增加了比表面积，增大了催化活性，混晶效应进一步提高其光催化性能。本研究为进一步提高TiO₂的光催化活性，让其在更多领域能够得到广泛且实质性的应用提供了一种新的途径。