纳米二氧化钛（TiO₂）是一种重要的绿色环保材料,由于其光催化活性高、化学性质稳定、价格低廉而被广泛研究和应用。本论文以钛酸四丁酯为钛源,无水乙醇为溶剂,冰醋酸为抑制剂,采用溶胶-凝胶法来制备二氧化钛纳米晶光催化剂。研究了TiO₂样品在煅烧过程中的相转变,考察焙烧温度和焙烧时间对纳米TiO₂的晶型、粒径大小、比表面积和催化活性的影响,从催化效率考虑,确定了锐钛矿TiO₂纳米晶的制备工艺条件。为了进一步提高纳米二氧化钛的光催化活性,在深入分析TiO₂纳米晶的光催化机理基础上,采用金属离子掺杂的方法对纳米二氧化钛光催化剂进行改性研究。选取了过渡金属Fe作为掺杂剂,采用溶胶-凝胶法制备了铁离子掺杂的纳米二氧化钛光催化剂。通过改变铁掺杂量、煅烧温度以及煅烧时间,考察了这些条件变化对产物晶型,形貌和催化性能的影响规律,确定最佳的掺杂比例和焙烧温度,探讨了金属离子掺杂对二氧化钛纳米晶的光催化活性的影响机理。TiO₂纳米晶除了其晶体结构和晶粒尺寸对光催化活性有重要的影响之外,样品形貌特征和微观结构等也有很大的影响。本研究采用模板法合成纳米TiO₂空心球,并研究其光催化活性。以球形的CaCO₃纳米粒子作为模板,硫酸钛作为前驱体,通过溶胶-沉淀法合成CaCO₃/水合TiO₂核-壳结构复合纳米粒子,用稀HNO₃溶液溶解CaCO₃模板,成功地获得了TiO₂空心球。合成的TiO₂纳米空心球样品在400℃时转变为锐钛矿型,具有很高的比表面积、良好的分散悬浮性,而且在紫外光照射条件下对罗丹明B的降解比P25 -TiO₂ （商业化的TiO₂纳米光催化剂）表现出了更高的光催化活性。