以二氧化钛为代表的半导体光催化剂在绿色、节能、环保等多个领域被广泛使用,TiO₂的化学稳定性良好、对环境无污染且制备成本低,然而其本身带隙较宽且光谱吸收范围较窄使其在一定程度上制约了二氧化钛的实际应用,通过稀土元素掺杂、金属负载、半导体复合等手段可以有效拓宽光谱的吸收范围、增强载流子分离效率进而改善TiO₂的催化性能,目前已发展成为研究TiO₂改性的最大热点。针对TiO₂的局限性,本论文从三个方面进行改性,从而增强TiO₂的催化性能。第一,运用一步水热法制备La掺杂的纳米TiO₂光催化剂,以硫酸氧钛、氧化镧为原料,在水热温度为180℃的条件下反应12小时,制备出二氧化钛微球,通过降解10mg/L罗丹明B检测催化剂的光催化活性。采用SEM、EDS、XRD、UV-Vis DRS对实验样品进行表征。实验结果表明:一步水热法可制备出La掺杂二氧化钛微球,粒径可达73 nm,当硫酸氧钛与尿素的摩尔之比为1:2时催化活性最好,对罗丹明B的降解率达到87%,当掺入0.5%La后催化性能更好,70 min对10 mg/L罗丹明B的降解率可达95%,通过掺杂稀土La使光催化剂的催化活性提8%。第二,将硫酸氧钛作为钛源,硝酸钕为原料,运用一步水热法制备出掺杂Nd的纳米TiO₂,采用XRD、SEM、TEM、以及UV-Vis DRS对样品进行表征。实验结果表明:所制样品均为微球形TiO₂,且分散均匀、团聚很少;掺入稀土Nd不会改变TiO₂晶型,掺杂后依然为锐钛矿型,且粒径为80 nm;通过掺杂稀土Nd可以使TiO₂的禁带宽度变窄,进一步拓宽TiO₂的光响应范围,有效增强了光催化性能。TiO₂的最佳制备条件为:钛起始浓度为0.05 mol/L、钛脲摩尔比为1:2、反应溶液pH=2、反应温度为180℃。当Nd掺杂量为0.08%时所制备的Nd-TiO₂表现出最佳的催化活性,对浓度为10 mg/L的罗丹明B溶液的降解率高达98%,通过掺杂稀土Nd可使光催化剂的催化活性提高12%。第三,以葡萄糖为模板和碳源,经过水热反应和高温煅烧得到碳掺杂的介孔TiO₂中空微球（C-TiO₂）,水热温度为180℃,反应12小时,并以C-TiO₂为载体,将AgNO₃和NaH₂PO₄负载到TiO₂介孔孔道中,在光催化过程中通过原位生成Ag₃PO₄来提高Ti O₂的光催化活性。利用XRD、SEM、TEM、以及UV-Vis DRS对样品进行表征。以罗丹明B为模拟污染物,对样品在紫外光和可见光下的催化性能进行表征。实验结果表明,在紫外光照射下,C-TiO₂在35 min时降解率达到了95.3%。Ag敏化后TiO₂的载银量为5.6%时光催化活性最佳,在紫外光下20 min时降解率为98.6%,可见光下40 min降解率为99.3%。