随着社会的发展，能源危机与环境问题变得日益突出，迫使人们急需找到一种合理的解决方案。半导体光催化在实现可再生能源和处理环境污染方面具有重要的应用价值，是应对以上两个问题的一种理想的方案。光催化剂在光照条件下通过分解水、还原CO2等过程将太阳光能直接转化为化学能存储起来，又可以在光照条件下降解有机污染物，使其转变成二氧化碳和水。自从上世纪七十年代光催化诞生以来，为了进一步提升其光催化性能，科学家不断改善催化剂的制备方法，合成了各式各样的催化剂。在本论文中，我们通过掺杂，负载半导体的方式延展TiO2光响应范围，促进光生电子的分离与迁移，从而促进其光催化性能的提升。本论文主要进行了以下几方面的研究:　　1.分别以钛酸四丁酯(TBOT)和六水合硝酸铈(Ce(NO3)3·6H2O)作为钛源和铈源，通过溶胶凝胶和水热两步法，制备了铈掺杂二氧化钛纳米管(Ce-TiO2 NTs)。由Ce掺杂诱导氧空位形成，进而扩展其吸收范围至可见光，以及TiO2纳米管的高比表面积，显著提升了其光催化性能。　　2.实验中以TiCl3作为钛源，HBF4作为掺杂原料，改变两种试剂的比例以及反应的温度和时间，成功的合成了(001)晶面的TiO2纳米片组成的类似花状结构。B掺杂使得TiO2的禁带宽度窄化，从而扩展了TiO2的光响应范围，显著提升了其光催化性能。样品在光照下用于光解水产氢气，相比P25光催化性能得到提高。　　3.分别以钛酸四丁酯和葡萄糖作为钛源和碳源，溶剂热法合成碳掺杂的TiO2（C-TiO2），然后通过水热法合成将CdS负载到C-TiO2。C掺杂降低TiO2的能带间隙，使得光催化剂对可见光响应，同时负载CdS提高电荷分离能力，相对于纯二氧化钛(P25)，复合光催化剂的光催化性能大大提高。　　在本论文中，(1)我们首次运用溶胶凝胶和水热两步法合成了Ce-TiO2 NTs，同时证明Ce-TiO2 NTs仅以可见光为光源的条件下也具有高的光催化活性，这种性能在以往的文献中并没有相关报道;(2)氟硼酸不仅是掺杂源，同时具有表面改性剂的功能，只需经过一步反应就可以得到具有高光催化活性的F/B-TiO2纳米片，反应简单而且有效，节约了资源;(3)我们通过两步法首次合成了CdS/C-TiO2复合光催化剂，并将其应用于降解水中的有机污染物，相比于单纯的TiO2以及C-TiO2，其催化性能有了进一步的提升。