TiO2由于其在环境净化方面具有卓越的光催化性能，已经引起了广泛的关注。然而TiO2的禁带宽度较大，达到3.2eV，所以它只能利用太阳光总能量中不到4.5﹪的紫外光部分，而对于占太阳光能量46﹪左右的可见光部分，TiO2是不能利用的。传统的TiO2光催化技术一般以人工紫外光作为光源，其工艺技术成本昂贵，限制了TiO2光催化技术的工业化应用，因此实现TiO2在可见光下也具备光催化活性已经成为目前TiO2光催化领域急需解决的重大课题之一。本课题通过采用非金属元素掺杂技术，旨在制备出能在可见光范围也具有光催化活性的新型TiO2光催化剂，使其光响应波长红移至可见光区，能更大程度地利用太阳能降解有机污染物，并研究其降解有机污染物的途径和机理，为该新型TiO2光催化剂的实用化奠定实验和理论基础。 论文简要地概述了TiO2光催化技术的原理，影响TiO2光催化性能的因素和纳米TiO2掺杂改性的合成技术，对目前国内外最新的二氧化钛光催化剂可见光化研究进行较为详细的综述。论文使用了一种新的、较为简单的制备可见光响应型纳米二氧化钛光催化剂的合成技术，可以快速有效地制备非金属掺杂可见光响应型纳米二氧化钛光催化剂。本制备方法条件温和，容易操作，避免了使用无机钛制备过程中所必须的烦琐洗涤SO42-和Cl-离子程序，而且不需要使用像离子注入机、离子溅射机这样昂贵的设备，也不需要NH3/N2/Ar气氛炉。研究发现所制备的二氧化钛光催化剂能够在可见光条件下有效地矿化有机污染物。在此基础上，本课题研究探索了在可见光条件下，非金属掺杂可见光响应型纳米二氧化钛光催化剂降解有机污染物的途径和机理。本论文主要包括以下研究内容：①氮掺杂改性TiO2纳米粒子制备及其光催化活性研究；②氟掺杂改性TiO2纳米粒子制备及其光催化活性研究；③氮氟共掺杂改性TiO2纳米粒子制备及其光催化活性研究；④碘掺杂改性TiO2纳米粒子制备及其光催化活性研究。 通过XRD、SEM、TEM、XPS、UV-VIS，TG-DTA、BET、TOC和HPLC测试，研究发现：1、TiO2晶体中引入非金属元素(N、F、N/F和I元素)，均可以使TiO2的吸收带边红移到可见光区； 2、在可见光条件下，非金属改性TiO2光催化剂均可以不同程度的降解苯酚。其中以碘掺杂改性TiO2的催化活性最优，在150min内，对20ppm的苯酚的矿化程度达到58.4﹪； 3、非金属元素的引入对TiO2的晶型转化、比表面积、吸光特性及TiO2中Ti和O元素的化学态均有一定影响。如：F元素的引入，使得TiO2纳米粒子从无定形向锐钛矿转化的相变温度大幅度降低，而从锐钛矿向金红石的相变温度大幅度升高； 4、在可见光条件下，非金属掺杂TiO2光催化剂(I掺杂TiO2除外)降解有机污染物的途径一般可分为以下3个阶段。a、苯酚的再羟基化；b、苯环开环形成小分子羧酸；c、小分子羧酸矿化为二氧化碳和水。而I掺杂TiO2的光催化机理可能有所不一样。研究发现I掺杂TiO2实验中的主要中间产物与N，F，N/F掺杂TiO2中出现的主要中间产物不同。其降解苯酚的过程中，没有出现对苯二酚、邻苯二酚和间苯二酚等中间产物，研究初步认为I掺杂改性TiO2纳米粒子在可见光条件下光催化降解苯酚主要是通过光生空穴进行的。 由于目前尚没有可见光条件下利用非金属掺杂二氧化钛光催化剂对苯酚光催化降解过程和机理分析的报道，所以这方面的初步研究具有一定的探索意义，可为该类型的纳米二氧化钛光催化剂将来的实际应用提供了新的思路和途径，同时也为这方面的理论基础研究起到了一定的探索作用。