二氧化钛是作为一种氧化物半导体材料,有着很广泛的实际应用价值。其优点为：原料产地广且多,物质本身有很强的稳定性、光催化活性并且对人体无伤害,使其在光催化材料制备方面受到人们的青睐。在太阳能的储存和利用、空气净化以及杀菌、光化学转换、废水处理、贵金属回收和防雾、自洁表面等方面的有着广泛应用。但是,TiO2也拥有致命的光催化的缺陷,也就是产生的电子-空穴对容易复合,使其光催化活性受到限制。为了提高其光催化活性,也就是减少电子-空穴对的复合,本论文通过第一性原理的密度泛函数理论,采用掺杂改性的方法分别就非金属元素、过渡金属元素、浓度进行单因素实验计算,最终得出过渡金属元素与非金属元素共掺杂锐钛矿型Ti02的最优浓度。计算发现：典型非金属元素掺入TiO2中,N元素为最佳掺入元素,同时其浓度为掺N4×1×1超晶胞时为最佳浓度,禁带宽度为1.592eV,光响应范围扩展为537nm；过渡金属元素掺入TiO2中,Cu元素为最佳掺入元素,其浓度为掺Cu4×1×1超晶胞时为最佳浓度,禁带宽度为1.14ev。并且TiO2晶胞中产生了晶格畸变,形成氧空缺,能更好的捕获光电子；最终得出N-Cu共掺4×1×1超晶胞为最优掺杂方式,其禁带宽度为1.083ev,同时兼有掺N的紫外光区域吸收特性和掺Cu的氧空位机制,大大提高了TiO2的光催化综合性能,光响应范围扩展为678nm,为实际锐钛矿型TiO2掺杂改性提供了理论设计。