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本文旨在提高纳米TiO2的太阳能利用率和量子化效率，开发高性能可见光响应TiO2纳米复合光催化剂，为利用光催化技术治理环境污染提供高性能光催化新材料。首先，以钛酸四丁酯为钛源，采用溶胶-溶剂热法制备了未掺杂、N掺杂、P掺杂和N-P共掺杂TiO2纳米光催化剂，以4-氯酚(4-CP)溶液在模拟太阳光的条件下催化降解评价其光活性；采用XRD、TEM、BET、XPS、UV-vis、PL和Zeta电位分析表征样品的物理化学性能，探讨N-P共掺杂对TiO2光活性的影响机制。与未掺杂、N或P单掺杂TiO2相比, N-P共掺杂TiO2具有更高的光催化降解4-氯酚活性。N-P共掺杂TiO2的可见光响应是由N2p，P3p分别与O2p轨道杂化导致带隙窄化引起的。N-P共掺杂产生协同作用进一步改善TiO2的表面结构特性，增加表面羟基，抑制光生电子空穴复合，增强表面酸性提高其水分散性，导致N-P共掺杂TiO2的光活性提高。为进一步提高光活性，在N-P共掺杂TiO2纳米光催化剂的制备工艺基础上，采用一锅两相的溶胶-溶剂热技术成功制备了新型高性能Pr-N-P三元掺杂锐钛矿型TiO2纳米复合光催化剂。利用XRD、TEM、BET、XPS、FT-IR、UV-vis吸收光谱及PL光谱对样品进行结构性能表征。以模拟太阳光照射下4-CP光催化降解率来评价样品光催化活性。Pr-N-P-TiO2在模拟太阳光下的光活性(Kapp=0.0390min-1)是P25TiO2(Kapp=0.0117min-1)的3.33倍，Pr-N-P-TiO2(0.8g·L-1)在模拟日光照射120min后对初始浓度20mg·L-1的4-CP溶液的总有机碳(TOC)去除率达到63.47%，Pr-N-P三元共掺杂产生了协同效应：增强可见光的吸收能力，抑制光生电子与空穴复合，改善表面结构特性（如：减小晶粒尺寸、提高比表面积和增大孔容孔径）。此外，研究了催化剂的稳定性。基于在光催化过程中加入自由基捕获剂，可知·OH自由基是光催化降解4-CP过程中最重要的活性物种。以廉价的TiCl4为钛源，采用溶胶-水热技术，无需有机溶剂，无需高温焙烧处理，缩短制备工艺，成功制备了高性能Pr-N-P三元掺杂锐钛矿型TiO2纳米复合光催化剂。利用XRD、TEM、BET、XPS、FT-IR、TG-DTA、UV-vis吸收光谱及PL光谱对样品进行结构性能表征。结果表明：Pr-N-P三元掺杂样品在模拟太阳光照射光催化降解4-CP的光活性最高(Kapp=0.0603min-1)，是P25TiO2(Kapp=0.0117min-1)的5.15倍。Pr-N-P-TiO2(0.8g·L-1)在模拟日光照射120min后对初始浓度20mg·L-1的4-氯酚(4-CP)溶液的总有机碳(TOC)去除率达到76.9%，说明4-CP可以有效去除。自由基捕获实验表明，溶液中的·OH自由基是最重要的活性物种。Pr-N-P三元共掺杂产生协同效应增强样品对紫外光的吸收能力、有效降低光生载流子的复合率、增加表面羟基自由基、改善表面结构特性，提高了样品光催化活性。Pr-N-P三元共掺杂样品具有良好的光催化稳定性，提升了TiO2的实际应用性能。