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以TiO2为代表的半导体光催化氧化技术能在常温下利用光能氧化分解污染物,是具有广阔应用前景的治理环境污染的新技术。然而,TiO2的禁带宽度较大(Eg=3.2V),只有在波长小于388nm的紫外光下,才能发生光催化反应。这意味着TiO2只能利用太阳光中的少量部分(约5%),而在太阳光中占大多数的可见光(约45%)却无法利用。因此,扩展TiO2光响应范围,使其在太阳光照射下即能起催化降解有机物作用,具有重要的意义。通过查阅大量文献资料,在前人研究的基础上,本论文通过TiO2的掺杂改性,成功地提高了TiO2的光催化性能；另外,研究了合成催化剂在甲基橙溶液中的光催化降解过程,对光催化降解过程的动力学也进行了初步探讨。(1)溶胶-凝胶法制备氮镝共掺杂二氧化钛、氮掺杂二氧化钛、镝掺杂二氧化钛、纯二氧化钛。制备的纯TiO2、N掺杂TiO2、Dy掺杂TiO2、N、Dy共掺杂TiO2在450℃下煅烧,均表现出良好的结晶性,均为锐钛矿。N掺杂TiO2、Dy掺杂TiO2、N、Dy共掺杂TiO2具有比纯TiO2更小的粒径,N、Dy共掺杂TiO2的粒径最小,这说明N、Dy元素的掺杂抑制了晶粒的长大,且N、Dy元素能够起到协同作用,共同抑制二氧化钛晶粒的长大。随着热处理温度的升高,纯的TiO2在600℃主晶相已经变成了金红石相,但经过掺杂改性的TiO2在600℃时其主晶相仍然为锐钛矿相,这说明氮镝元素的掺杂能够抑制二氧化钛晶型的转变。氮镝元素的掺杂扩大了二氧化钛光催化剂的光响应范围,抑制了二氧化钛晶粒的长大,提高其在可见光范围内的光催化效率。当钛、氮和镝的摩尔比为1：2：0.5%时TiO2光催化活性最好(2)溶胶-凝胶法制备了氮钆共掺杂二氧化钛、氮掺杂二氧化钛、钆掺杂二氧化钛、纯二氧化钛。研究发现,制备样品在450℃下煅烧,其粒径均为纳米级。经过掺杂改性的纳米二氧化钛粒径比纯二氧化钛粒径更小,共掺杂改性的纳米二氧化钛粒径最小,这说明掺杂元素起到了抑制晶粒长大的作用,氮钆二种元素起到了良好的协同作用,能够共同抑制二氧化钛晶粒的长大。伴随热处理温度的升高,样品逐渐发生了晶型转变。在600℃时,纯的二氧化钛其主晶相已由原来的锐钛矿相转变为金红石相；氮钆共掺杂二氧化钛也已经出现了金红石相,但其主晶相仍然为锐钛矿相,这说明氮钆元素的掺杂起到了抑制晶相转变的作用。氮钆共掺杂二氧化钛同样发生了协同作用,共同提高二氧化钛光催化剂的活性。当钛、氮和钆的摩尔比为1：2：0.5%时,TiO2光催化活性最好。(3)氮钆共掺杂二氧化钛的光催化活性优于氮镝共掺杂二氧化钛光催化活性,这主要与钆元素的性质有关。