光催化降解反应是处理有机污染物的具有广阔前景的手段之一,其可以把太阳能转化为化学能,高效地把大部分有机污染物降解为二氧化碳和水。在众多半导体光催化剂中,由于TiO₂在自然界资源丰富且价格低廉,同时兼备高效无毒及光化学稳定性好等优点而备受人们青睐。但是,TiO₂的禁带宽度大,对太阳光利用率小,导致量子效率低。这些内在的缺陷严重制约了二氧化钛在光催化领域进一步的应用。因此,探究各种诸如元素掺杂、半导体复合等改性手段以提高二氧化钛的可见光催化活性成为了研究的重点。本文分别以TiO₂纳米颗粒和TiO₂微米球作为研究对象,分别采用元素掺杂、铁离子嫁接以及构建异质结等多种修饰方法,着力于提高TiO₂的可见光催化性能。本文研究工作如下:（1）制备了Ti³⁺-TiO₂-C₃N₄/por复合光催化剂:采用微乳液法制备了直径在20 nm左右的三价钛自掺杂二氧化钛(Ti³⁺-TiO₂)。通过ESR分析,证明了样品中Ti³⁺成功地掺入TiO₂晶体内部。研究发现,Ti³⁺的掺杂有利于降低TiO₂的禁带宽度,成功地把TiO₂的光响应范围从紫外光区延伸到可见光区。同时,通过与卟啉敏化氮化碳（C₃N₄/por）的复合,极大地增强了TiO₂的量子效率。Ti³⁺-TiO₂-C₃N₄/por产羟基自由基的量相比Ti³⁺-TiO₂-C₃N₄有了明显提高,在可见光下具有优异的光催化降解能力。（2）制备了TiO₂-Fe-C₃N₄/por复合光催化剂:首先通过溶剂热法制备了TiO₂微球,再采用浸渍法在TiO₂表面嫁接Fe³⁺,最后与C₃N₄/por复合。研究发现,嫁接在TiO₂表面的Fe³⁺能为TiO₂价带上的电子提供了跃迁的位点并被还原为Fe²⁺,这种界面电荷传导效应（IFCT）使得TiO₂的光响应范围从紫外光区延伸到可见光区。另一方面,由于C₃N₄/por在可见光下优异的产过氧化氢性能,Fe²⁺能够被过氧化氢氧化为Fe³⁺并生成大量的羟基自由基,促进了类光芬顿反应的进行。而且在TiO₂-Fe-C₃N₄/por体系中,并不需要依赖额外过氧化氢的加入,可见光催化性能得到显著的提高。