二氧化钛作为一种应用非常广泛的半导体材料,带隙宽度大约为3.2eV仅能吸收利用5%的太阳光,但由于其在产氢、光催化分解有机污染物以及太阳能电池等方面有着广泛的应用,因而引起了广泛的关注和研究。大量的研究工作（元素掺杂;氧缺陷）通过改变它的能带结构来提高材料的可见光吸收性能。然而改性后的材料对可见光能量的捕获吸收能力依旧有所欠缺,这主要是因为改性没有足够有效地提高其对可见光的吸收能力;同时掺杂形成了光生载流子的新的复合中心。近来,以氢化还原方法来制备而成的黑色二氧化钛以其出色的对紫外光、可见光和近红外光的吸收能力,引起了光催化领域的极大关注。研究证明黑色二氧化钛有效地提高了催化剂的可见光催化性能。本文制备了黑色N-TiO₂、Ni-TiO₂和N-Ni-TiO₂三种改性的TiO₂光催化剂,通过对罗丹明B和甲基橙的光催化降解结果分析,分别研究了三种催化剂对两种染料的光催化降解能力以及反应机理。采用XPS、FT-IR、TEM、XRD、BET、Raman、UV-vis、EPR等表征方法对黑色N-TiO₂、Ni-TiO₂和N-Ni-TiO₂三种改性的TiO₂光催化剂进行表征分析。研究结果表明N元素的掺杂量和焙烧温度对材料的催化性能有影响,黑色氮掺杂二氧化钛的带隙大约为2.05eV,具备非常出色的可见光吸收性能。当氮元素的掺杂量为0.1mol时,450℃焙烧制备得到的TiO₂催化效率最高,光照150分钟对RhB的去除率为93.64%,对MO的去除率为93.27%。研究结果表明镍元素的掺杂量和焙烧温度对黑色Ni-TiO₂的催化性能有影响,镍元素与四丁基钛酸酯中钛元素的摩尔比为2%时,450℃焙烧制备得到的TiO₂催化性能最为佳。可见光光照150分钟对RhB的去除率为95.86%,对MO的去除率为95.38%。黑色氮镍共掺杂TiO₂的带隙约为1.82eV,可以充分利用可见光,实验结果表明:氮元素掺杂量为0.1mol时,硝酸镍的镍元素与四丁基钛酸酯中钛元素摩尔比为2%,焙烧温度为450℃时,样品对RhB和MO的降解效率最高。可见光光照150分钟,罗丹明B的去除率为98.26%,对甲基橙的去除率为98.18%。