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TiO2以其化学性质稳定，无毒和成本低等优点，一直是光催化领域的研究热点，但是由于TiO2禁带较宽(3.2 eV)，又限制了其对太阳能的利用。针对TiO2光催化氧化技术存在的缺陷，过渡金属、碱土金属、稀土离子等金属掺杂改性TiO2的研究有了长足进展，非金属（如Cl、I、S）改性TiO2来拓展其对可见光响应的研究也屡见不鲜。
基于金属和非金属掺杂的不同特点，本论文采用溶胶-凝胶法分别制备了稀土和非金属(La/I)、贵金属和金属半导体（Ag/WO3）及过渡金属和金属半导体(Cr/WO3)共掺杂改性的TiO2光催化剂，通过改变掺杂元素、掺杂量和焙烧温度等考察对TiO2光催化活性的影响，同时借助XRD、BET、XPS、UV-Vis、Zeta电位等分析手段，表征了改性TiO2微观结构。此外，以亚甲基蓝染料为目标污染物，探讨了在模拟太阳光照射下该改性TiO2的光催化活性，并对其吸附性进行了初步探讨。
研究表明，掺杂La/I、Ag/WO3、Cr/WO3不仅可以改变TiO2光催化剂的锐钛矿相和金红石相的比例，而且还抑制了TiO2晶粒生长，提高了比表面积。三种改性TiO2光催化剂在紫外光区的吸光性增强，且发生微少蓝移，同时在可见光区的吸光性也有一定的增强。
由光催化降解亚甲基蓝的实验结果表明：共掺杂改性的纳米TiO2光催化剂的催化活性均高于单掺杂的结果，700℃下焙烧2h的La/I-TiO2光催化活性最佳，光照90min亚甲基蓝(10mg/L)的降解率达到90％：400℃焙烧2h的Ag/WO3-TiO2光催化活性最高，光照60min亚甲基蓝(25mg/L)的降解率接近约80％；500℃焙烧2h的Cr/WO3共掺杂TiO2催化活性也显著地提高，在光照90min亚甲基蓝(25mg/L)的降解率达66％。
TiO2纳米粒子表面呈负电性，考察了催化剂对阳离子染料亚甲基蓝和惰性气体的吸附性，结果表明，与单掺杂TiO2比较，共掺杂TiO2显示了良好的吸附性能。