本文采用溶胶-凝胶法制备了金属离子(Ag⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Pb²⁺、Bi³⁺)、非金属（N、B、S）等单组分掺杂TiO₂光催化剂；以及双金属离子、双非金属和金属离子与非金属共掺杂的双组分掺杂TiO₂光催化剂。采用XRD、FT-IR、UV-Vis DRS、XPS、TG-DTA等技术方法对改性TiO₂催化剂的结构和理化性能进行详细表征；并以有机染料亚甲基蓝的降解反应为模型评价催化剂的光催化活性。同时，以Ag-Bi-TiO₂为代表，考察了不同Ag／Bi摩尔配比、不同焙烧温度、不同初始反应液酸度、不同催化剂用量等条件对其在可见光下光催化降解亚甲基蓝反应活性的影响；此外还选用铝合金为基底，采用溶胶-凝胶法制备掺杂银的Ag-Ti-O复合膜片，并采用XRD、SEM、FT-IR、UV-Vis-DRS等表征方法对复合膜片的表面形貌及光响应进行分析，从而了解负载膜片催化剂的微观特征。以可见光光催化降解亚甲基蓝溶液及油酸的分解为模型反应，评价了复合膜片的光催化活性；并以金黄色葡萄球菌（S. aureus）、大肠杆菌（E.coli）为试验菌株，考察了复合膜片在可见光下的抗菌性能。结果表明，所制备的改性TiO₂拓展了TiO₂向可见光范围的响应，对亚甲基蓝表现出良好的可见光光催化活性。其中Ag-Bi-TiO₂样品中，银和铋组分均以氧化物形式存在；在可见光下作用5h，对亚甲基蓝溶液的脱色率可达95.2％，矿化率为24.4％，24 h的矿化率可达85.1％。Ag-Ti-O复合膜对亚甲基蓝溶液及油酸的降解具有较好的光催化性能，在可见光作用5 h，对亚甲基蓝溶液的脱色率可达98.4％，矿化率为35.2％，24h的矿化率可达86.5％；在紫外光下作用1 h或可见光下作用3 h，均能将油酸完全降解；同时该膜片对大肠杆菌与金黄色葡萄球菌均表现出优良的抗菌性能。