本文采用改进的溶胶-凝胶法，以泡沫镍片为载体，制备了TiO2掺杂稀土离子La3+、Gd3+、Y3+、Pr3+的Re/TiO2光催化剂。以甲基橙为模型反应物，考察了Re/TiO2的液相光催化性能，研究制备条件以及不同光源对其光催化性能的影响；着重考察了多种因素（初始浓度、催化剂量、电解质等）对La/TiO2、Gd/TiO2、Y/TiO2、Pr/TiO2紫外光和可见光催化降解甲基橙的影响以及催化剂的活性、稳定性和使用寿命。运用X射线粉末衍射、紫外-可见漫反射吸收光谱、SEM等多种手段，对光催化剂的形态结构和光电特性加以表征，探讨了影响稀土掺杂TiO2催化剂光催化性能的因素。 以制备的负载型Re/TiO2光催化剂为工作电极，碳棒为对电极，在主波长为253.5nm的紫外灯（9W）和氙灯（>420nm）为光源，设计并制作了适合实验室研究工作的光电催化降解反应装置。选择具有代表性的染料甲基橙为降解对象，在光电催化降解反应装置内对其进行了光催化、光电催化降解反应的研究。 通过利用721-分光光度计测定目标物降解过程的吸光度以考察降解效率；采用紫外-可见光分光光度计对降解溶液进行中间过程的扫描，以观察降解反应性能；采用平面波赝势（PWPP）方法进行密度泛函（DFT）总能量计算，模拟计算La（Ⅲ）和Pr（Ⅲ）掺杂对TiO2光催化晶体结构的影响。 研究结果表明：采用溶胶-凝胶法制得的系列Re/TiO2（Re=La3+、Gd3+、Y3+、Pr3+）光催化剂的光催化降解甲基橙的活性受光照条件、热处理温度、和掺杂离子的影响。当热处理温度为500℃时，与TiO2相比，Gd/TiO2>Y/TiO2>La/TiO2>Pr/TiO2。其中，Gd/TiO2可见光催化降解甲基橙的活性是TiO2的2.56倍，矿化量是TiO2的2.15倍。表征结果表明掺杂稀土元素后，负载型Re/TiO2的光催化活性在可见光部分大有提高。提出在可见光条件下，Re/TiO2具有良好光催化活性的可能机理。 实验结果表明：不同的稀土元素掺杂TiO2光电催化降解甲基橙的降解率的最佳电压、最佳外加电解质浓度不同。 由降解前后溶液的紫外-可见光谱扫描表明甲基橙得到了破坏，基本分解成小分子物质。 通过改变反应温度进行动力学研究，结果表明，该反应为一级反应，其活化能为13163.185J/mol。 通过平面波赝势（PWPP）方法进行密度泛函（DFT）总能量计算，对La（Ⅲ）和Pr（Ⅲ）掺杂催化剂的的晶体结构进行研究，计算结果表明，La（Ⅲ）和Pr（Ⅲ）掺杂锐钛矿TiO2晶体后禁带（Eg）变小，费米能级变小。La-5d轨道与Ti-3d轨道一同构成导带，从而使晶体禁带宽度变小，fermi能级变小。从而使电子-空穴的复合几率降低，增强了光催化的活性。