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TiO2具有光催化性能优异、化学性质稳定、成本低且无毒等优点，在空气净化、污水治理以及太阳能电池等领域有广阔地应用潜力。但目前已产业化的大多为纳米级TiO2，其量子效率较低（仅吸收紫外光），易团聚，难回收，一定程度上限制了其实际应用。针对这些不足，本论文采用静电吸附自组装法设计并制备了微米级TiO2中空微球，并通过非金属-金属共掺杂对TiO2中空微球进行改性研究，拓展了其光响应范围。文中采用分散聚合法以苯乙烯（St）、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC）为单体，制备了单分散阳离子聚苯乙烯（PS）微球，并通过FT-IR、1H NMR对其结构进行了表征；考察了单体、引发剂、分散剂以及反应介质对PS微球粒径及其分散系数的影响，并在优化工艺条件（70℃、w（St）=10%、w（AIBN）=0.2%、w（PVP）=1.5%、w（DMC）=0.3%、乙醇/水体积比9:1）下合成了平均粒径约为1.38μm、单分散系数为0.005、Zeta电位约为+40mV的阳离子PS微球。以单分散阳离子PS微球为模板，通过静电吸附自组装法实现了TiO2中空微球的可控制备，采用SEM、TEM、FT-IR、XRD等表征双层TiO2复合微球煅烧后产物的结构，并研究了不同煅烧温度对中空介孔TiO2微球光催化性能的影响。实验制备了单分散性好，平均粒径为1.23μm，壳层厚度约为30nm的中空介孔TiO2微球，500℃煅烧后中空介孔TiO2微球表现出比P25更为优异的光催化活性和稳定性。为拓展中空介孔TiO2微球的可见光催化活性，以三乙胺为氮源制备了N掺杂TiO2中空微球，采用SEM、XRD、XPS、UV-vis DRS等对产物的结构进行了表征，并研究了不同的N掺杂量和煅烧温度对N掺杂TiO2中空微球光催化性能的影响。结果显示微球呈现完整的中空结构，N掺杂改变了TiO2晶格中Ti和O的化学状态，并已成功进入TiO2晶格内。同时N掺杂也改变了TiO2的能带结构，导致其禁带宽度变窄，使其吸收光谱范围拓展至可见光区。450℃煅烧后m（TEA）:m（TBOT）=2:1的N掺杂中空介孔TiO2微球表现出最佳的光催化活性。为进一步增强TiO2中空微球的可见光催化活性，以三乙胺为氮源、钼酸铵为钼源制备了N、Mo共掺杂TiO2中空微球，采用SEM、XPS、XRD、UV-vis DRS等对产物的结构及性能进行了表征，并研究了不同的Mo掺杂量和煅烧温度对N、Mo共掺杂TiO2中空微球光催化性能的影响。结果表明中空微球呈现良好的球形形貌，N和Mo6+分别取代TiO2晶格中O和Ti4+而形成Ti-N和Ti-O-Mo结构，掺杂N和Mo协同改变TiO2的能带结构，进而增强其可见光催化活性。400℃煅烧后Mo掺杂量为1.0%的N/Mo掺杂TiO2中空微球光催化降解效果最佳。