由于化石能源的枯竭及其燃烧所带来的环境问题,人类不得不寻找一种清洁可再生的新能源来取代化石燃料。利用半导体光催化剂光解水制氢就是解决这一问题的途径之一。由于具有稳定、无毒、价廉等优点,TiO₂是目前应用最广泛的半导体光催化剂。但是由于TiO₂的光量子效率较低且仅对紫外光具有吸收作用,使它的应用受到了一定的限制。所以,本文的目的就是通过对TiO₂进行掺杂改性,提高光催化效率,且使光响应范围扩展到可见光区。本文以Ti（OC₄H₉）₄为原料,采用溶胶-凝胶法分别制备了铈、氮共掺杂TiO₂和铜掺杂TiO₂光催化剂。对所制备的催化剂采用热重-差热分析（TG-DTA）、X-射线衍射（XRD）、紫外-可见吸收光谱分析（UV-vis）及X-光电子能谱（XPS）等分析手段进行表征,考察不同的制备条件及掺杂元素对光催化剂结构和性能的影响。进行光解水制氢实验,考察催化剂的光催化活性。实验结果表明,Ce掺杂抑制了TiO₂锐钛矿相向金红石相的转变及晶粒的增长;N掺杂在TiO₂晶格中形成Ti-N键和O-Ti-N键,使带隙能变窄,Ce、N共掺杂的协同作用使TiO₂光吸收带的红移更加明显,光吸收范围扩展到可见光区;掺入Ce还可以有效的分离光生电子和空穴,减少两者的复合,进一步提高光催化活性。制氢结果显示:当共掺杂催化剂含0.6%Ce（摩尔百分数）、尿素与钛酸丁酯的摩尔比为1:1、焙烧温度在500℃时,制H₂活性最高,达到120μmol·h^-1。Cu的掺杂大大的抑制了锐钛矿晶粒的增长;同时Cu的掺杂也抑制了TiO₂锐钛矿向金红石的转变。Cu以Cu⁺和Cu²⁺两种形态存在,能够阻止电子-空穴对的复合,且Cu₂O和CuO能够使TiO₂带隙变窄,使吸收边缘向可见光范围移动。当焙烧温度为500℃、Cu掺杂比例为2%时,催化剂的催化性能最好,产氢速率达到158μmol·h^-1。