采用化学沉淀法通过自掺杂制备了纳米TiO_2-xN_x粉体。此粉体具有显色特性,可以吸收波长范围为400⁸00nm的可见光。通过UV-vis、DTA-TGA、XRD、SEM、TEM、BET、FTIR、XPS、ESR等测试对粉体的结构性能进行了表征。XPS、ESR测试结果和粉体的显色特性表明:N元素可以由沉淀剂直接引入到TiO₂粉体中,形成间隙型和置换型N掺杂;N占据氧空位的位置对粉体的可见光吸收特性是必要的,同时氮掺杂还可抑制氧空位的再氧化。通过控制反应物浓度、反应pH值及热处理温度等工艺参数来控制TiO_2-xN_x粉体中N的掺杂量。实验还系统的研究了分散剂的加入、热处理温度、沉淀剂种类、水合物的洗涤次数、反应pH值、制备方法等因素对TiO_2-xN_x粉体的可见光吸收特性和可见光活性的影响。结果表明,加入分散剂对TiO_2-xN_x粉体的可见光活性是不利的;热处理为400℃时,粉体对范围为400⁵00nm的可见光的吸收最强;适当增加水合物的洗涤次数和升高反应pH值,均有利于提高TiO_2-xN_x粉体的可见光活性;采用化学沉淀法制备的TiO_2-xN_x粉体的可见光活性优于机械化学法。本实验还比较了TiO_2-xN_x粉体负载前后的光催化活性,结果表明负载后TiO_2-xN_x的光催化活性急剧下降。为了提高负载型TiO_2-xN_x的光催化活性,采用贵金属元素对其进行修饰改性提高其光催化活性。研究发现在负载TiO_2-xN_x表面沉积Ag,Pt,Pd和Rh均可提高其光催化活性。M/TiO_2-xN_x光催化剂的可见光活性的顺序为Pd/TiO_2-xN_x>Pt/TiO_2-xN_x>Rh/TiO_2-xN_x>Ag/TiO_2-xN_x>TiO_2-xN_x,而在紫外光照射下,光催化活性顺序变为Ag/TiO_2-xN_x>Pd/TiO_2-xN_x>Pt/TiO_2-xN_x>TiO₂-xNx。由此可见,M/TiO_2-xN_x光催化剂在不同光源下的光催化活性顺序存在巨大差异,这是因为M/TiO_2-xN_x光催化剂在紫外和可见光下,贵金属元素以不同的化学态存在于TiO_2-xN_x表面,因此M/TiO_2-xN_x光催化剂在紫外和可见光下遵循不同光催化机理。在紫外光照射下,Ag,Pt,Pd均可以单质的形式存在,因此可以采用金属-半导体接触理论解释M/TiO_2-xN_x光催化剂的催化机理。贵金属元素的费米能级越低,功函数越小,M/TiO_2-xN_x的光催化活性越好。而在可见光下,Ag,Pt,Pd和Rh分别以Ag⁰,PtCl₄,PdO和Rh⁰的形式存在,M/TiO_2-xN_x光催化剂的活性取决于光生电子的激发方式和其转移途径。由于PtCl₄和PdO对光催化剂的敏化作用,增强了对可见光的吸收强度,并引发了特有的电子激发方式,Pt³⁺和Pd⁺可以将电子转移到TiO_2-xN_x导带上,从而使Pt/TiO_2-xN_x和Pd/TiO_2-xN_x在可见光下表现出优越的光催化活性。