纳米TiO₂具有优异的光催化活性,它能将环境中存在的某些有害有机物降解成无毒物,还能杀死细菌,因而在水处理和环境消毒中得到了较为广泛的应用。然而,纳米TiO₂的催化活性严重依赖紫外光源,催化过程中光生电子和空穴易复合的缺点大大降低了其催化活性。上述两个问题制约了纳米TiO₂的进一步应用,因而成为该类材料应用过程中亟待解决的问题。为解决上述两个问题,本文尝试采用溶胶-凝胶法制备了Fe、Gd共掺杂纳米TiO₂粉体,同时采用溶胶浸渍-提拉法获得Ag、Zn共掺杂TiO₂纳米薄膜。采用XRD、SEM、TEM、TG-DSC、UV-Vis、XPS以及可见光光催化降解甲基橙和抗菌测试等测试方法对所制备材料的形貌和性能进行了表征,实验结果如下:在Fe、Gd共掺杂体系中,掺杂能提高TiO₂从锐钛矿向金红石相的晶型转变温度,减小晶粒尺寸;掺杂还能拓展TiO₂对可见光的响应,掺杂量较少时,这种响应是两种掺杂元素的协同作用,掺杂量较多时,可见光区的响应主要受Fe掺杂量的影响;同时掺杂Fe和Gd的TiO₂可见光光催化活性远高于单独掺杂Fe和Gd或者未掺杂的TiO₂粉体,这表明掺杂不仅能扩展TiO₂粉体对可见光的响应,而且能够阻止光生电子和空穴易复合。本论文获得的最佳掺杂量（质量分数）为Fe:Gd:TiO₂=0.05:0.05:100,最佳热处理温度为550℃,此时晶粒尺寸为10.23 nm。对Ag、Zn共掺杂纳米TiO₂薄膜的研究表明,Ag和Zn元素的掺杂在一定程度上抑制了TiO₂的晶粒长大。掺杂后TiO₂薄膜在紫外光照条件下杀菌率为100%,是TiO₂光催化抗菌和金属离子接触抗菌的协同作用。在无光照条件下该薄膜依然具有高达99.5%的杀菌率,这是金属离子接触杀菌机理作用,当热处理温度为450-500℃,镀膜次数为3-5次时,掺杂TiO₂薄膜在无光照条件下具有优良的抗菌性能。