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TiO2光催化剂的可见光催化是多相光催化研究领域中的难点、重点和热点。当前,对TiO2掺杂从而拓展其光响应范围由紫外光区向可见光区移动的方法主要有两类。一类是金属离子掺杂,这种方法能够有效的拓展TiO2的可见光响应。但是金属离子掺杂的TiO2具有明显的缺点:热稳定性差,掺杂金属容易成为电子空穴复合中心,有的掺杂方法还需要昂贵的离子注入仪器。另一类是非金属离子掺杂。非金属离子掺杂克服了金属离子掺杂的缺点,并且由于其较好的可见光响应引起了许多科研工作者的关注,氮掺杂TiO2的研究是非金属离子掺杂研究较多、也是被认为是效果较好的一种方法。本文将纳米管钛酸（简记作NTA）在一定温度下氨气气氛中热处理4h,制备得到一种新型N掺杂二氧化钛,记作N-NTA;同样条件下热处理商品P25制备得到另一种N掺杂二氧化钛作为参比,记作N-P25。可见光光催化氧化丙烯实验表明,随着热处理温度的升高,两种N掺杂二氧化钛活性均逐渐升高,在600℃时活性都达到最高,分别为24.9%和7.3%,N-NTA（600）的活性为N-P25（600）的3.4倍。XRD和DRS结果表明,这种新型N掺杂二氧化钛晶型属于锐钛矿,在可见光区具有明显的吸收;XPS结果表明掺杂的氮元素在二氧化钛中的存在形式为NO;ESR结果表明,这种新型N掺杂二氧化钛含有大量束缚单电子的氧空位,并且氧空位中束缚的单电子的运动受化学吸附的NO和晶体结晶度的共同干扰,在ESR图谱上表现为三重峰:主峰为g=2.004的氧空位的特征峰,主峰两侧分别伴有一个弱卫星峰,g值分别为2.023和1.987。本文对比这种新型N掺杂二氧化钛的光催化活性和ESR结果,并且考虑到催化剂锐钛矿的结晶度,对氮掺杂二氧化钛可见光光催化的性能进行了讨论,提出如下论点:1.氨气气氛中热处理纳米管钛酸可以制备得到含有大量束缚单电子氧空位的新型氮掺杂纳米二氧化钛,这种氮掺杂纳米二氧化钛具有较好的可见光响应。2.掺杂的氮元素以NO的形式存在于二氧化钛晶格,起到阻碍光生电子-空穴复合的作用,使光生电子可以转移到催化剂的表面,发生氧化-还原反应。3.这种新型氮掺杂纳米二氧化钛晶型属于锐钛矿,受化学吸附的NO修饰的束缚单电子的氧空位是氮掺杂纳米二氧化钛具有高可见光活性的源头。锐钛矿结构中受化学吸附的NO修饰的束缚单电子的氧空位的浓度越高,氮掺杂纳米二氧化钛的可见光活性越高。亚甲基兰的可见光光催化脱色实验表明,掺杂氮元素后,催化剂在可见光照条件下,对亚甲基兰具有较好的光催化脱色活性。本文认为,将NTA在氨气中热处理的氮化过程是分两步进行的,第一步是NTA先脱水生成束缚单电子氧空位的新型锐钛矿TiO2;随后氨气与这种TiO2作用实现氮的掺杂。为了验证这一推论,本文先将NTA在空气中600℃热处理2h制备得到含有束缚单电子氧空位的新型锐钛矿TiO2,再在氨气气氛中600℃热处理4h制备得到氮掺杂TiO2,记作N-NTA624。研究了N-NTA624和N-P25（600）的可见光光催化氧化丙烯的不同行为,解释了N-NTA624比N-P25（600）可见光光催化活性更高的原因。