本文系统研究了十三种金属离子掺杂TiO₂粉末的掺杂机理,提出了掺杂离子和二氧化钛粉末之间的相互作用模型,从化学性质（掺杂离子的种类、掺杂浓度、离子半径、离子价态、离子电荷、离子稳定氧化态的电子亲和势以及氧化物的生成焓等）以及物相分析（X衍射）、光谱分析（紫外-可见吸收光谱、红外光谱等）、缺陷分析（正电子湮没）等方面研究了掺杂离子及离子掺杂浓度对TiO₂半导体光催化材料降解甲基橙脱色率的影响。另外,通过从紫外光谱到红外光谱范围的研究,初步确立了几种离子在TiO₂材料中的掺杂能级,并从半导体能带理论上分析了掺杂离子所引起的半导体价带和导带中的电子和空穴的分离或复合,从而从理论上探讨掺杂离子对二氧化钛光催化材料活性的影响。论文主要研究结果如下: （1） 掺杂离子的化学性质对TiO₂光催化活性的影响 TiO₂粉末的光催化活性与掺杂离子的种类有关。V⁵⁺、La³⁺、W⁶⁺、Fe³⁺、Ni²⁺、Ag⁺等离子的掺杂明显的提高了TiO₂的光催化活性,而Cr³⁺、Al³⁺、Zn²⁺、Pb²⁺、Cu²⁺、Co²⁺的掺杂对TiO₂光催化活性的影响不大,Mn²⁺则在一定程度上降低了TiO₂光催化降解甲基橙的脱色率。同一种离子在不同的浓度下对TiO₂光催化活性的影响也不同。光催化活性一般随着掺杂浓度的升高而增大;随后,随着掺杂浓度的进一步升高,催化活性反而下降。不同的离子最佳掺杂浓度也不同,其中,V⁵⁺、La³⁺、W⁶⁺、Mn²⁺、Al³⁺、Co²⁺的最佳掺杂浓度为6.04