近年来,随着世界性的环境污染与生态破坏,人们对于无污染的清洁生产给予了极大的关注,光催化技术作为一种高效节能的绿色环保技术越来越受到各国的重视。在众多的光催化剂中,纳米二氧化钛由于具备光催化活性高,化学稳定性好,毒性低等优点,在废水处理、大气净化、自清洁涂层等方面被广泛使用。然而,二氧化钛能带间隙较宽,光生载流子容易复合,限制了其广泛应用。因此,如何有效的提高二氧化钛的光催化效率,成为当前研究的重点。本论文从微观形貌调控和非金属N掺杂两个方面来改性二氧化钛,以提高光催化效率。通过一系列单因素实验分析了各工艺参数对产物光催化性能的影响,并讨论了微观形貌和N掺杂方式的形成机理。具体开展的工作如下:（1）以硫酸钛和水合肼（N₂H₄·H₂O）为原料,通过两步水热结合煅烧法制备了高介孔蜂窝状TiO₂。通过一系列单因素实验研究了水合肼用量、水热温度、水热时间、煅烧温度、煅烧时间对光催化性能的影响。结果表明该制备方法受实验条件影响较小,不必严格控制工艺参数,即可得到光催化性能优异的产品。所得样品具有蜂窝状介孔结构,呈球形分布,分散性较好,球形直径约18 nm,比表面积测试值为105.21 m² g^-1,平均孔径为11.12 nm。该样品在模拟可见光下降解甲基橙的光催化效率为97.09%,是普通P25的1.8倍,是未加入水合肼的二氧化钛的2.1倍。该样品的形成机理表明水合肼是蜂窝状介孔形成的重要原因,也是N掺杂缺陷的来源,是提高光催化效率的关键因素。（2）采用Ti（SO₄）₂和NaOH共沉淀所得的Ti（OH）₄为前驱体,以NH₃·H₂O为结构导向剂,制备了N掺杂TiO₂纳米片。通过一系列单因素实验研究了各工艺参数对光催化性能的影响。结果表明最佳制备工艺是:将0.8 g的Ti（OH）₄,10mL的NH₃·H₂O和20 mL去离子水在180℃下水热反应48 h,最后经洗涤、干燥后在450℃煅烧4 h。所得纳米片分散性良好,边长约100 nm,厚度约5 nm,比表面积测试值为61.23 m² g^-1,平均孔径为10.37 nm。该样品在紫外光下降解甲基橙的光催化效率为97.09%,是未加入NH₃·H₂O的二氧化钛的1.5倍。该样品的形成机理表明二氧化钛纳米片是钛酸盐通过离子交换,插层,膨胀和机械摆动得到的亚稳态结构。NH⁴⁺的嵌入剥离是形成纳米片的关键因素。氨水也是N掺杂的来源,通过间隙型和替代型两种掺杂方式引入缺陷来提高光催化性能。