二氧化钛材料由于其优异的性质而被大量研究,成为当前比较成熟的光催化体系之一。但是Ti02禁带宽度较宽,只对紫外光响应,而这部分光占比不到太阳光的5%,对可见光利用率低,并且电子-空穴对复合率高。因此,二氧化钛改性成为一项有意义的研究工作。针对以上问题,本论文主要离子改性的方式提高二氧化钛的光催化性能。1.利用sol-gel法制备了铟离子改性的二氧化钛粉体,并对光催化剂进行了一系列表征,发现铟以固定离子的形式,通过与羟基或二氧化钛表面的末端氧原子连接均匀分布在二氧化钛表面。由于铟的表面改性,合成的二氧化钛更小,表面积更大,呈现介孔结构。当In3+添加量为2.00 mol%时,In-TiO2产氢活性最佳,其产氢速率达到277.8 μmol g-1 h-1,约是P25产氢活性的23倍。2.在铟改性的的基础上,对纳米二氧化钛进行金属-非金属协同掺杂。利用简单加热法成功制备了 In/C-Ti02复合材料,对光催化剂进行了一系列表征,发现表面形貌发生改变,介孔结构更加明显。In与C协同作用于二氧化钛,使其带隙变窄,有效地增强可见光响应,使得光吸收发生红移。另外,使其带隙中产生杂质能级,促进光生载流子的分离,提高光生载流子寿命。相对于纯P25,In/C-Ti02具有更好的光催化性能;其中,10%In/C-TiO2样品表现出最高的光催化活性,对亚甲基蓝的降解率为95%。3.利用原位法合成出NiTi03/Ti02纳米管异质结构。NiTi03负载在纳米管表面,纳米管外径为10 nm,长度为几百纳米。NiTi03/TiO2纳米管的异质结构与纯Ti02纳米管相比,可见光吸收增强,具有更高的太阳光利用率。NiTi03是提高TiO2光催化活性的有效助催化剂,NiTi03/Ti02纳米管复合材料最大产氢速率为680 lμmol g-1 h-1,分别比纯Ti02纳米管和P25高约15和55倍。对于NiTi03-TiO2 n-n结,光生电子很容易从二氧化钛的导带向钦酸镍的导带迁移,而空穴向相反方向迁移,从而导致光生电子-空穴对的有效分离。纳米管形态和稳定的异质结构都可以导致光生载流子的分离和传输,从而导致高的光催化效率。