由于二氧化钛（TiO₂）具有化学稳定性高、光电性质优异等优点，被广泛应用于太阳能电池、光催化和化学传感器等领域，尤其是在污染物的光催化降解方面，可很好地解决当前的环境污染问题。但受其带隙宽度的限制（锐钛矿相TiO₂³.2eV，金红石相TiO₂³.0eV），使得它对太阳光的利用率不足5%，不能充分利用太阳光中的可见光部分，因此使TiO₂的实际应用受到极大限制。目前越来越多的科学家都致力于TiO₂的改性研究，来提高其可见光响应范围，因此，开发新型、高效、可见光激发的TiO₂基光催化剂成为目前的研究热点。为了提高TiO₂纳米光催化剂的可见光催化活性，本论文通过无机材料对纳米TiO₂进行修饰，以次甲基蓝（MB）溶液为模拟废水，在可见光下，通过对MB的降解来评价无机材料修饰的纳米TiO₂的光催化活性，考察了不同无机材料修饰的纳米TiO₂光催化剂在可见光下的光催化降解性能，具体工作如下：1. SiO₂/C-TiO₂/C复合光催化剂（STC）的制备及性能研究。采用水解-沉淀法，以四氯化钛（TiCl₄）、多羟基有机物和活性硅溶胶为原料，制备了具有高效吸附性和可见光催化活性的STC纳米催化剂。其中多羟基有机物起到了连接剂、致孔剂和碳源的多重作用。通过X-射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、X-射线光电子能谱（XPS）、比表面分析（BET）、紫外-可见漫反射光谱（UV-vis DRS）、荧光光谱（PL）等手段对STC催化剂的结构、晶型、形貌和光电性能进行了表征分析，利用傅立叶变换-红外光谱（FT-IR）和质谱（MS）对光催化降解MB过程进行了研究，评价STC的光催化活性，并探讨了STC催化剂的可见光光催化反应机理。结果表明：STC比商品化的P25具有更强的可见光光催化活性和吸附性，而且通过自然沉降的方法即可对其回收利用，在实际应用中更为方便、简单，有一定的工业化应用前景。2. Se-C共修饰的纳米TiO₂多孔结构光催化剂的制备和性能研究。以钛酸丁酯（TBOT）为钛源和碳源，硒溶胶为硒源，采用水解-沉淀法制备了Se-C共修饰的多孔结构的纳米TiO₂光催化剂。其中硒溶胶中的纳米硒颗粒作为成核中心，TBOT水解形成的TiO₂前驱体负载在纳米Se颗粒的表面，形成核壳结构的混合前驱体，然后通过热处理得到所需要的纳米复合材料。采用XRD、TEM、UV-Vis、XPS等技术对不同热处理温度下的样品进行了分析表征，结果表明热处理温度对催化剂的组成和形貌有重要影响，其对可见光的响应也大为不同，低温处理得到样品对可见光的响应较强。当热处理温度达到400℃时，单质Se氧化为SeO2，对可见光响应减弱。通过对MB溶液进行降解，结果表明催化剂显示了特殊的光热协同催化性能和优良的循环使用性能，这与单质Se特有的光电特性和稳定性相关，对多孔结构的Se-C共修饰的纳米TiO₂光催化剂的形成机理和光热协同催化机理进行了初步分析。3. I2-敏化的纳米TiO₂多孔结构光催化剂的制备和性能研究。室温下，采用水解-沉淀法，以TiCl₄为钛源，碘溶胶为碘源，纳米碘粒子作为成核中心，合成了浅黄色到褐色的I2敏化的多孔结构纳米TiO₂光催化剂。采用XRD、TEM、BET、UV-vis DRS、XPS等技术对样品的结构、晶型、形貌及光学性质进行了分析表征。在可见光下，通过对MB溶液的催化降解，研究了材料的光催化性能，并对I2敏化的多孔结构纳米TiO₂光催化剂的形成机理和可见光光催化反应机理进行了探讨。结果表明，热处理温度对材料的孔道结构和晶型有重要影响，随着热处理温度升高，材料从无定形向锐钛矿和金红石相转变。光催化降解实验表明I2敏化的多孔结构纳米TiO₂光催化降解性能明显优于商品化P-25样品，其中400℃热处理所得到的样品的光催化性能最好，这主要是与它较强的可见光吸收和较大比表面积有关。计算结果表明催化剂对MB的光催化降解符合一级动力学模型。4. CdSe纳米晶修饰的TiO₂纳米复合材料的制备与性能研究。以TBOT为钛源，CdSe纳米晶为修饰剂，在室温下，采用水解沉淀法制备CdSe纳米晶修饰的CdSe/TiO₂纳米复合材料，采用XRD、TEM、UV-vis、XPS技术对不同热处理温度所得到的样品的结构、形貌和光学性质进行表征分析。以MB溶液为模拟废水，考察了样品在可见光下的光催化活性，并对其光催化机理进行了初步探讨。结果显示：CdSe纳米晶修饰的TiO₂纳米复合材料对可见光有较强的响应，这与CdSe能有效地抑制光生电子和空穴的复合有关；而且不同复合方法所得到的样品的光催化性能不同，这与CdSe纳米晶的稳定性有关。通过降解MB模拟废水，发现200℃热处理所得到的复合光催化剂在可见光下光催化性能最好，这与CdSe的敏化作用及非晶态TiO₂较大的比表面积有关。