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纳米TiO2具有优异的光学、电学及化学性能,是一种重要的宽禁带氧化物半导体材料。近年来,纳米TiO2光催化技术作为一种高级氧化技术受到人们广泛关注。但是,纯的纳米TiO2光催化性能不强,限制了它的应用。为了提高纳米TiO2的光催化活性,必须对其进行改性。本文采用改进水热法制备了非金属与金属共掺杂、金属与金属共掺杂及半导体复合的纳米TiO2,并分别采用XRD、TEM、SEM、DRS、XPS、BET和光催化降解甲基橙对其物相和光催化性能进行了研究。（1）以硝酸镉和十二胺为掺杂剂,分别采用热分解法和水热法制备了未掺杂、N掺杂和N-Cd共掺杂纳米TiO2光催化剂。通过XRD、TEM、DRS、XPS和BET等手段对样品的晶型、晶粒尺寸、掺杂元素形态、光吸收性能以及比表面积进行了表征,以甲基橙溶液为目标降解物考察了其光催化性能。讨论了煅烧温度、实验方法及掺杂元素对TiO2光催化活性的影响。结果表明,用热分解法在450℃下煅烧得到的N-Cd共掺杂TiO2光催化活性最高。锐钛矿型N, Cd-TiO2晶体颗粒大小约为10-15 nm,N取代了TiO2晶格中的O原子,而Cd以游离态分布在TiO2表面;产物的光吸收发生明显红移,其吸收边波长为435 nm;光催化活性明显提高,光照15 min后,N, Cd-TiO2对甲基橙的降解率高达99%,这表明N、Cd在提高TiO2的光催化活性方面具有协同作用。采用第一性原理方法,构建N取代O、Cd在表面的锐钛矿型TiO2模型,对其电子结构和光学性质进行了理论计算。结果发现在N, Cd-TiO2的带隙中出现了N2p和Cd5s的杂质能级,价带的电子可以吸收较小的能量跃迁到杂质能级上,在光照射下接着二次激发跃迁到导带上,从而使电子跃迁变得容易,吸收波长向可见光区移动。计算结果很好地解释了实验现象。（2）采用沉淀法-水热法相结合的方法分别制备未掺杂、La3+与Zn2+单掺杂及共掺杂TiO2光催化剂。La3+与Zn2+共掺杂后样品在紫外和可见光区的吸收能力显著提高,光吸收发生明显红移;La3+、Zn2+掺杂降低了光生电子-空穴对的复合率,光催化活性明显提高。（3）采用金属掺杂和半导体复合两种改性方法相结合制备了La3+掺杂、CdS复合TiO2光催化剂,并探讨了掺杂元素和CdS复合量对TiO2形貌、晶型和光催化活性的影响。La元素掺杂可在TiO2半导体中形成浅势捕获阱,有效地降低光生载流子的复合率,CdS复合可显著提高样品在可见光区的吸收。n（TiO2:CdS） = 100:5时,La-CdS/TiO2光催化活性最高。La掺杂和CdS复合对提高TiO2的光催化剂活性具有协同效应。