由于TiO2的化学性质比较稳定,且具有无毒、便宜以及强氧化性等特点,所以在近年来TiO2便得到了科技工作者的极大关注.然而作为宽带隙半导体Ti02只能对太阳光中约占3%的紫外光的照射有响应,太阳能的利用率很低.因此为了有效的利用可见光,提高对太阳能的利用率,近年来各国学者围绕高活性纳米TiO2的制备、多相光催化机理及提高TiO2的光催化效率等方面做了大量卓有成效的探索研究工作.目前最常见的方法有非金属掺杂,金属掺杂,非金属和金属共掺杂等.非金属离子掺杂可在TiO2晶格中增加晶格缺陷、引入新的电荷或者改变其晶格类型,进而影响光生电子以及空穴的运动状态,改变TiO2的能带结构,最终导致TiO2的光催化活性发生改变.而非金属离子和金属离子共掺杂锐钛矿TiO2可在很大程度上改变其费米能级附近的电子结构,要使掺杂后TiO2的光学吸收边红移较大,光催化性能较好,那么就要求掺杂后在导带底下方和价带顶上方分别出现由金属3d和非金属2p态提供的杂质能级.但是,目前的研究,实验上还停留在实验方法的建立,理论上更是缺乏一个系统全面有效的共掺杂指导方法,因此,本论文便对单掺杂以及共掺杂TiO2的光学性质进行了计算研究.本文运用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势的方法,通过建立超晶胞掺杂模型,对N、La、C、F单掺杂以及N与金属元素La、V、Zn分别共掺杂锐钛矿TiO2的能带结构、态密度、差分电荷密度以及光学性质进行了模拟计算,结果表明,在四种单掺杂模型中,N、La、C分别单掺杂TiO2后,其光学吸收边都有不同程度的红移,其中C掺杂锐钛矿TiO2后其光学性质有着较为明显的改进,对锐钛矿TiO2光催化效率的进一步提高有着重要影响.在四种共掺杂模型中,发现掺杂后在可见光区其光学吸收系数都有所提高,而N-La掺杂模型较其他的三种模型其掺杂效果最好.