光催化降解技术是一种新兴的高效节能的现代处理技术。TiO₂基催化剂具有稳定、无毒、价廉、催化高效等优点,在污水处理、空气净化等领域都有着广泛的应用。但由于TiO₂只对紫外光吸收、亲水疏油、粉末易随空气流动且易漂浮于液面等缺点,因此TiO₂的处理技术也成为近几年的研究重点。本文着重介绍了TiO₂结构以及其光催化原理,综述从光催化的介绍、TiO₂性质的概述、TiO₂的负载及掺杂改性到其应用做了介绍,并对未来的研究做了展望。具体研究内容如下:实验以钛酸丁酯、正硅酸乙酯和稀土硝酸盐为原料,利用简单易控制的溶胶-凝胶法制备稀土离子掺杂的TiO₂-SiO₂催化剂。采用紫外可见（UV-Vis）漫反射光谱、X射线衍射（XRD）光谱、红外傅里叶变换（FTIR）光谱、荧光（PL）光谱、扫描电镜（SEM）进行表征。结果表明:（1）课题实验先从讨论无掺杂的TiO₂-SiO₂的制备条件和实验条件入手,得出:SiO₂的负载赋予TiO₂机械强度,通过不同煅烧温度发现,降解率先增加后减少,700℃为最优煅烧温度。从XRD表征分析,锐钛矿相随温度的升高逐渐锐化,700℃下形成的Ti-O-Si键可以稳定锐钛矿相,但达到800℃时,晶格的断裂导致金红石相的形成,降低光催化率。红外光谱验证了Ti-O-Si键的形成,并发现700℃煅烧下的催化剂表面羟基最多,因此催化活性最高;通过不同的煅烧时间发现催化率先增后减,最优煅烧时间为2h,通过扫描电镜分析低于2h降解率低是由于煅烧不充分,高于2h后,降解率稍微下降是由于TiO₂、SiO₂聚集引起的,而引发聚集的原因正是煅烧过度导致的Ti-O-Si键断裂;通过陈化时间的考察结果发现,陈化时间并没有显著影响催化剂活性,为了使材料更加稳定,选用24h进行制备;对催化剂用量考察发现,用量大于0.03g时,由于光源有限加上颗粒对光的散射作用,使催化率不增反降;通过对光照时间的考察发现,1h内进行的降解反应最为强烈,当光照时间在3h以上时降解率趋于平缓。故以下实验选取基体最优条件进行,分别为陈化24h的样品在700℃下煅烧2h,取0.03g催化剂进行光催化反应3h。（2）掺杂不同稀土元素后,均没有引起新的发光现象且均形成理想的锐钛型晶体,稀土元素的嵌入促进了光生—电子有效分离,提高量子效率。其中La的掺杂可以效抑制晶格转变,Ce的掺杂可以提高对可见光的吸收强度。实验对比掺杂不同质量百分比Sm的催化剂（标记为x%Sm@TiO₂-SiO₂）在氙灯照射下对罗丹明B的催化降解性能,结果表明相对于未掺杂的催化剂,掺杂钐的催化剂对α-R相变有抑制作用,有利于形成小晶粒锐钛矿。其中2%Sm@TiO₂-SiO₂催化剂在3小时的照射下,对罗丹明B的降解率可达96%。（3）最后通过对比,选取两种较优稀土金属进行不同比例的双金属掺杂,掺杂比例为Sm:La=1:3时催化剂表现出最佳效果:3h的照射下降解率达到99%。通过UV-Vis和PL光谱表明共掺杂使TiO₂-SiO₂基体的带隙减少,能大大提高基体的催化率;红外光谱分析可得掺杂的金属均与基体以化学键的形式结合;通过X射线衍射图谱发现La-O-Ti和Sm-O-Ti键的存在可有效抑制晶格增长,证实了红外光谱所得结论。