纳米TiO2粉体具有高化学稳定性、高光催化活性和价廉易得等优点，在环境治理和太阳能转换方面具有潜在的应用前景。TiO2微球与TiO2纳米粉体相比，有如下优点:1）TiO2微球的尺寸为微米/亚微米级，与可见光的波长接近，入射光会在微球的表面发生多次反射，因而对入射光利用率较高;2）微球的多孔性保证了其具备与纳米粉体相当的比表面积;3）TiO2微球具有多维度的优势，通过选择不同的构筑单元，可以实现功能的多样化;4）TiO2微球凭借其大尺寸可通过静置沉降的方式进行回收，且避免了光催化剂在流体过滤系统中的紧密堆积，具有较好的流体通过性。开展TiO2微球的制备及其功能化研究，可以促进其在环境治理和太阳能转换方面的应用进程。　　本论文工作针对TiO2纳米粉体光催化剂存在诸如光响应范围窄、量子效率低以及回收难等问题，开展TiO2微球的制备及其可见光响应的研究。对于载流子易复合的问题，选择导电性良好的一维材料（纳米线，纳米管，纳米带等）作为构筑单元或选择能级位置合适的材料与之形成异质结或异相结，来促进电荷分离，以提高光催化效率。针对纯TiO2微球禁带宽度大的问题，选择掺杂或与窄带隙材料复合来拓宽其光吸收范围。本论文的工作主要包括以下几个方面:　　1、通过在传统的浓碱水热法制备钛酸纳米管的前驱液中加入H2O2，制得了TiO2纳米管分级微球。TiO2纳米管分级微球的比表面积、光吸收能力与光生载流子的分离效率均高于TiO2纳米管粉体，因而表现出更高的光催化活性。同时考察了焙烧温度对TiO2纳米管分级微球光催化性能的影响。　　2、通过在传统的浓碱水热法制备钛酸纳米管的前驱液中加入H2O2，制备了过氧化钛修饰的钛酸纳米管分级微球。过氧化氢对钛酸纳米管分级微球的形成起到关键的作用。在酸洗的过程中，H+置换了钛酸钠中的Na+以及钛酸钠表面过氧化钛络合物上的Na+，形成了黄色的Ti-OOH，使得该钛酸纳米管分级微球具有可见光响应。在可见光的照射下，过氧化钛修饰的钛酸纳米管分级微球可以在短时间内释放大量超氧自由基和空穴，快速有效地降解罗丹明B。经过多次重复使用后，该分级微球的可见光活性可通过H2O2溶液浸泡后再生。　　3、将钛酸纳米管分级微球先经正丁醇和冰冻干燥处理，然后再低温焙烧，得到了碳修饰的TiO2纳米管分级微球。该分级微球表现出较高的可见光催化降解罗丹明B的活性。通过考察不同牺牲剂对可见光催化降解罗丹明B结果的影响，推断出碳修饰TiO2纳米管分级微球在降解过程中的主要活性氧化物种为O2-和H+。　　4、通过低温水热法制备了钛酸铵分级微球，将其置于不同的温度下焙烧，得到不同组分的分级微球产物。焙烧一方面可以使得部分钛酸铵转变成锐钛矿TiO2。另一方面也使得同时用来平衡层间负电荷的NH4+发生热分解，对锐钛矿TiO2形成原位氮掺杂。利用可见光催化降解罗丹明B来表征这些产物的光催化性能。并讨论这些产物的光催化性能与其组分之间的关系。结果发现钛酸铵/氮掺杂锐钛矿TiO2复合分级微球具有最高的可见光活性，这要归因于钛酸铵与氮掺杂锐钛矿TiO2二者之间的协同作用。　　5、通过三步法制备了CdS修饰的氮掺杂TiO2分级微球。首先利用低温水热法制备了Cd2+和NH4+插层的钛酸盐分级微球，再通过焙烧将其转化为CdO-N-TiO2，最后通过原位硫化形成CdS修饰的氮掺杂TiO2分级微球。该制备方法可以实现CdS和氮掺杂TiO2之间的充分接触，增强了光生载流子在CdS与氮掺杂TiO2之间的传递。CdS-N-TiO2分级微球与TiO2分级微球和纯CdS相比呈现出更高的可见光催化降解罗丹明B活性。XRD和BET的结果表明，CdS的修饰并未改变氮掺杂TiO2分级微球的晶型和孔结构，反而提高了氮掺杂TiO2分级微球的比表面积。