最近,二氧化钛（TiO₂）纳米管的研究引起了广泛关注,因为它在光催化、传感器、太阳能电池和储氢材料等领域具有广阔的应用前景。然而,TiO₂纳米管是宽禁带半导体（3.87eV）,仅能吸收紫外区的太阳光,光能利用率低,同时光生电子和空穴容易复合,导致量子效率低。为了提高太阳能利用率和增大量子效率,有必要开发具有可见光催化活性的TiO₂纳米管光催化材料。目前,人们通常采用过渡金属元素掺杂、贵金属沉积、染料敏化和无机非金属掺杂等方法来提高TiO₂颗粒的可见光光催化性能。具有高比表面积和管状结构的TiO₂纳米管的可见光敏化和光催化性能的研究尚不多见。研究非金属掺杂TiO₂纳米管的合成、表征和光催化性能具有重要的理论意义和较高应用价值。利用水热法制备了碳和氮掺杂的锐钛矿型TiO₂纳米管,采用电子透射显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外-可见光谱、拉曼光谱和红外光谱等对其结构和组成进行表征,并以亚甲基蓝降解为模型反应评价了其催化活性。煅烧温度和时间影响TiO₂纳米管结构和形貌。400℃煅烧1h既可以增强结晶度,又不损坏其管状结构。水热法合成的TiO₂纳米管为前驱体,采用湿化学法合成了N-TiO₂纳米管。实验结果表明:氮原子没有取代TiO₂晶格中的氧原子,而是进入到晶格间隙,在TiO₂禁带内形成独立的N2p能级,从而降低了禁带宽度,提高了可见光催化性能。以水热法合成的TiO₂纳米管为前驱体,采用湿化学法合成了C-TiO₂纳米管,对其结构和光催化性能进行了表征。结果表明:C可能在TiO₂表面形成了一层活性碳和碳氧化物组成的混合物薄层,在光照下,该薄层起到了类似染料敏化剂的作用,使TiO₂纳米管在很宽的波长范围内皆有吸收,从而提高了催化材料的紫外-可见光催化活性。对C-N-TiO₂和N-F-TiO₂的制备、表征和光催化性能进行了初步探索。