纳米二氧化钛具有良好的光催化特性,在污染物降解、自清洁涂层等领域有广泛应用。但TiO₂的禁带宽度较大,需要以紫外光为激发光源,限制了其实际应用。将TiO₂的光吸收波长红移至可见光区,可以利用太阳光作为激发光源,节能环保。因此,扩展TiO₂光响应范围,使其在太阳光照射下催化降解有机物备受研究者关注。掺杂非金属是制备可见光响应TiO₂的重要技术途径之一。本论文以四氯化钛为原料,采用沸腾回流法,以柠檬酸为碳源,制备了碳掺杂纳米TiO₂。利用水热法,分别以硝酸铵和氟化钠为添加剂,制备了氮掺杂和氟掺杂纳米TiO₂。利用XRD、TEM、SEM、UV-Vis、XPS和X射线吸收精细结构（XAFS）等表征方法,研究了纳米TiO₂的结构、形貌、光吸收性质等。通过对甲基橙溶液的降解来测试掺杂TiO₂样品的可见光催化活性,探讨了三种元素的最佳掺杂量,分析了可见光响应机理。研究结果表明:（1）随着柠檬酸添加量的增大,产物中锐钛矿含量增加,球型颗粒变大,分散程度提高。未添加柠檬酸时,TiO₂的比表面积为92.232m2·g^-1;添加柠檬酸后,样品比表面积增大到187.747m2·g^-1。比表面积的增大,有利于提高样品的光催化性能。（2）在反应体系中加入NH4NO3,产物为金红石相,形貌为纳米棒状颗粒组成的微球。未掺杂TiO₂的比表面积为41.479m2·g^-1,当NH4NO3添加量为0.4%时,比表面积为50.645 m2·g^-1。（3）在反应体系中加入少量NaF所制备样品为金红石相,是由纳米棒状颗粒组成的微球。添加2.0%NaF所得样品为混晶,锐钛矿相含量为20.7%,金红石相含量为79.3%,比表面积为40.355 m²·g^-1。（4）与未掺杂样品和P25相比,掺杂C、N、F元素所制备TiO₂样品的吸收波长发生红移,在可见光区有吸收。以12W主波长460nm的蓝色LED灯为光源,甲基橙溶液为模拟污染物,测试样品的光催化性能。实验结果表明掺杂样品在光催化降解的过程中表现出良好的可见光活性,最佳样品的降解结果为:2.0%C-TiO₂光照3h降解率约为90%,0.5%N-TiO₂和0.4%F-TiO₂样品在光照5h时降解率约为62%,72%。（5）利用XAFS分析了非金属元素掺杂TiO₂中Ti原子的局域结构,获得了配位数、键长等信息,研究结果表明,随着非金属元素N和F掺杂量的增大,所得样品的配位数和Ti-O键的键长变大。XAFS和XPS结果表明C和F原子主要以替代氧或钛原子的形式掺入二氧化钛晶格中。非金属掺杂改变了二氧化钛的能带结构,增强了可见光催化活性。