作为目前光催化剂最好的材料TiO₂因为其良好的稳定性、高效性、耐腐蚀性、无毒、无污染及价格低廉等诸多优点，成为当前应用前景最广泛的材料。但由于TiO₂的禁带较宽，使其在光催化过程中可见光利用率低。为此，目前多采用掺杂来提高可见光利用率低。但是，掺杂试验较为复杂，对仪器设备的要求也较高。为此，本文采用第一性原理研究了非金属单掺、金属单掺及金属-非金属双掺对TiO₂能带结构、态密度及光催化性能的影响。研究结果表明：金红石相、锐钛矿相两种晶格类型的二氧化钛价带顶部均由O2p轨道构成，导带底端由Ti3d构成。锐钛矿相TiO₂为2.04eV，金红石相TiO₂为1.846eV。金红石相TiO₂红移程度比锐钛矿相TiO₂的要小，表明锐钛矿相TiO₂的光催化效率要比金红石相TiO₂好。通过建立掺杂模型，计算了非金属元素B、C、N、F、S、P掺杂TiO₂的能带结构，得出光吸收曲线的数据。在锐钛矿相TiO₂中掺杂这些非金属元素时，红移程度依次为：P＞C＞N＞S＞纯TiO₂＞B＞F。在锐钛矿相TiO₂中掺杂金属元素Ag、Co、Fe、Cr、Ni、Mn时，红移程度依次为：Ag＞Co＞Fe＞纯TiO₂≈Cr＞Ni＞Mn。可知由光吸收产生红移程度与元素掺杂TiO₂的间隙宽窄呈反比的规律。以上金属元素和非金属元素掺杂TiO₂进行对比后，得出掺杂的红移程度结果为：P＞Ag＞C＞N＞S＞Co＞Fe＞纯TiO₂≈Cr＞Ni＞Mn＞B＞F。进行两种元素混合掺杂时，Ag、P共掺后其光催化效果比单一掺杂Ag或P时的效果好；Fe、S共掺后其光催化效果比单一掺杂Fe或S时的效果差；Ag、C共掺后其光催化效果比单一掺杂Ag时的效果差，比单一掺杂P时的效果好。