纳米TiO₂光催化降解污染物是一项新兴的颇有发展前途的环境友好催化新技术。目前以TiO₂为基础的光催化技术还存在量子效率低、太阳能利用率低等技术难题,提高TiO₂吸收光谱范围和光催化量子效率成为半导体光催化技术研究的中心问题。金属离子掺杂是改善催化剂光催化性能的有效途径。本文以钛酸丁酯、无水乙醇为主要原料,采用溶胶-凝胶法,以普通钠钙玻璃基片为载体提拉制备了掺杂镧、铈、钴的纳米级TiO₂光催化薄膜,并利用XRD、SEM、紫外可见分光光度计、接触角测试仪及自制光催化反应器对薄膜的物相、形貌、光学性能及光催化性能进行了表征。实验结果表明:（1）所制备的TiO₂薄膜晶型以锐钛矿型为主,且薄膜表面均匀而平缓,纳米晶粒尺寸分布均匀。纯TiO₂薄膜平均粒径为40nm,各掺杂TiO₂薄膜平均粒径在28～37nm之间,掺杂弱化了晶粒的发育,改变了TiO₂的晶格常数。（2）在吸收光谱上,与纯态TiO₂薄膜相比,掺杂薄膜产生了吸收边向长波方向的移动,即“红移”现象。（3）光催化甲基橙的实验结果表明,所制备的TiO₂薄膜具有较高的光催化活性,各掺杂TiO₂薄膜的1-6层膜均能在40min内使20mg/L的甲基橙溶液脱色率达到96%以上（以去离子水为参比）。掺杂影响了TiO₂薄膜的光催化活性,且在掺杂量上,各掺杂元素均存在一个最佳掺杂量。适量的掺杂有助于低层数薄膜光催化性的提高,催化时间的缩短。实验条件下,在0.05%、0.2%和0.5%三种镧掺杂量中,膜层为70nm左右的0.05%La薄膜的光催化活性最好。在0.05%、0.15%和0.2%三种铈掺杂量中,膜层为140nm左右的0.15%Ce薄膜的光催化活性最好。在0.03%和0.1%和0.3%三种钴掺杂量中,膜层为70nm左右的0.03%Co薄膜的光催化活性最好。（4）利用自行设计组装的光催化反应器对包头糖厂有机废水的光催化降解,经过TiO₂薄膜6小时的光催化降解,其降解率达到78.75%,取得初步的成效。