TiO₂化学性质稳定,具有无毒,高效用,便宜等特点,自从许多环境污染物在TiO₂表面被氧化降解后,已被广泛应用于水和空气的净化领域.当二氧化钛的能带受到光照后,能级中的电子获得能量跃迁到导带,而空穴停留在价带.电子和空穴能够促使在TiO₂表面发生还原反应.污染物被分解成二氧化碳和水.然而,由于TiO₂的宽带隙（3.3eV）和特征峰吸收处于紫外区,紫外光在太阳光中只有2%-3%的份额,这限制了TiO₂的广泛应用.因此,为了最大限度的利用太阳能,最大限度的使其的特征吸收峰红移,科学界为之付出了不懈的努力.过渡金属掺杂能够使TiO₂的光学吸收系数红移至可见光区.由于其半填充的离子构型,通过形成新的中间能级,从而降低TiO₂的能带.虽然过渡金属改性的TiO₂的光催化活性在可见光区能得到提高,但对实际应用它的效率较低.众所周知,氮掺杂TiO₂对其的光学性质有影响,并且有助于其光催化性能的提高.本文对氮和过渡金属共掺杂TiO₂的光学性质进行了研究.本文采用第一性原理密度泛函理论超软赝势平面波方法,对N和过渡金属元素R（R=钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌）共掺杂锐钛矿TiO₂的电子结构、二次差分电荷密度、总电荷密度、偶极矩及光学性质进行了研究.研究结果显示,在可见光区域,N和Cr共掺杂锐钛矿TiO₂的光学吸收系数与实验值相符.计算结果表明,在可见光区,N和过渡金属元素共掺杂锐钛矿TiO₂有助于光学吸收系数的提高.在八种计算模型中,N和Mn共掺杂TiO₂在可见光区具有最高的光学吸收系数.在可见光区,离子键有助于增强TiO₂的光催化作用.总之,对于掺杂后的TiO₂,TiO₆八面体具有大偶极矩将增强TiO₂在可见光区的光响应,但是,在本文的研究中,发现TiO₆八面体具有小偶极矩反而会增强改性TiO₂在可见光区的光学吸收系数.