多孔二氧化钛由于具有大的比表面积、有序的孔道结构和易于回收等特点，使其具有优越的物理和化学性能，广泛应用于污水处理、空气净化、太阳能电池、抗菌等领域。本研究以硫酸法钛白生产过程的中间产品工业钛液（TiOSO₄）作为钛源，水热制备高比表面积的多孔二氧化钛，同时实现钛液中自带的杂质元素（Fe、S等）的原位掺杂，考察了水热时间、水热温度、钛液浓度、煅烧温度、煅烧时间、水热晶化时间等因素对产物掺杂多孔二氧化钛结构和性能的影响，探讨了多孔二氧化钛的形成过程及机理，评价了其催化应用及催化剂使用寿命，所制样品采用XRD、SEM、TEM、FT-IR、XPS、N₂低温吸附脱附、粒度测试等分析测试技术进行表征，并以亚甲基蓝水溶液降解体系评价其光催化性能。通过研究得到如下结论：掺杂多孔TiO₂制备过程中各影响因素对最终TiO₂光催化活性有着至关重要的影响：（1）随着水热时间的延长，TiO₂的光催化活性先增后降，其中水热3h所得样品催化活性最佳；（2）较低的水热温度有利于形成粒度较细且均匀的样品颗粒，从而有利于提高样品的光催化活性；（3）适当提高钛液浓度（215g/L以下）有利于促进产物多孔二氧化钛的光催化活性；（4）实验条件下钛液F值、加料时间、底水量对样品的光催化活性影响较小；（5）较低的煅烧温度（450℃以上）以及较长的煅烧时间（1h以下）有利于维持样品比表面积和结晶度之间的平衡，从而使样品具有较高的催化活性。工业偏钛酸的水热晶化处理有利于促进样品的光催化活性。随着晶化时间的延长，多孔TiO₂的光催化活性先增加后降低，其中以晶化处理2h所得多孔TiO₂催化活性最佳，其降解率与未作晶化处理样品相比提高了8.01%。水热制备过程中所有偏钛酸沉淀均具有多孔结构，平均孔径约4nm，比表面积高达214m2/g。孔道的形成归因于偏钛酸颗粒相互堆积形成孔道和偏钛酸颗粒形成过程中所包裹的水分子经干燥后蒸发出去而留下孔道两个因素。多孔TiO₂中Fe离子的掺杂是由Fe离子取代Ti离子形成Ti-O-Fe和偏钛酸沉淀吸附游离Fe离子造成；S元素掺杂来源于SO₄^2-，SO₄^2-通过键合TiO₂和吸附作用进入偏钛酸中，形成固体超强酸。以最佳单因素条件制备出掺杂多孔TiO₂，其光催化应用及使用寿命研究结果表明：（1）所制掺杂多孔TiO₂在光催化降解亚甲基蓝时表现出与P25相当的活性，在光照的前10min活性高于P25；（2）该样品在450℃下的NO选择性还原活性最佳，降解率达84.14%；（3）寿命实验表明样品的光催化活性随重复次数递增而降低，但降低的程度较小。