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本文采用溶胶-凝胶法和水热法制备具有可见光活性的非金属掺杂的纳米TiO2光催化剂,利用XRD、TEM、DRS和XPS等手段对所制备的催化剂进行表征,优化光催化降解条件,通过光催化降解试验测定催化剂的活性,主要从以下方面进行研究:(1)本文对染料茜素绿的光催化降解条件进行了优化。在SGY-Ⅰ型多功能光反应仪中,采用悬浮态纳米TiO2光催化降解茜素绿模拟废水,考察了溶液初始浓度、初始pH值、催化剂用量和不同氧化剂等因素对降解茜素绿降解率的影响。结果表明:随着茜素绿浓度的增加,降解率降低;在弱酸性(pH=5.0)条件下,茜绿素的光降解效率最大(92.3%);氧化剂会大大提高光降解率,如H2O2氧化剂存在的情况下,茜素绿溶液降解率比无氧化剂时提高10.2%。尝试推断了茜素绿的可能的光催化降解反应历程。(2)通过溶胶-凝胶法合成了一系列在可见光范围具有良好光催化性能的N掺杂TiO2,并探讨了不同制备条件(N源,原料配比、焙烧温度和溶剂等因素)对N掺杂TiO2形貌、晶型和光催化活性的影响。(3)采用水热法和煅烧法相结合的方法制备锐钛矿型N掺杂TiO2光催化剂,讨论pH值、N源、焙烧温度对光催化剂性质的影响。所得样品平均粒径在20 nm左右,吸收波长红移,在可见光区有较好的光催化活性。采用基于第一性原理的ATK计算软件讨论了N取代掺杂、N间隙掺杂等不同掺杂形式和形成氧空位缺陷对N掺杂TiO2的能带结构的影响。计算表明N掺杂使TiO2能带结构中出现杂质能级,禁带宽度减小,电子在受到光激发的情况下,由价带跃迁到导带的能量降低,所以吸收带向可见光方向发生移动,从理论上揭示其可见光响应机制。(4)以十二胺为N源、硫脲为S源,采用溶胶-凝胶法制备了N掺杂、S掺杂及N-S共掺杂的TiO2,对产物进行了表征,并以甲基橙为目标降解物,分别考察了不同元素掺杂TiO2的光催化活性。采用CASTEP计算模块,得出了其能带结构和态密度,对S掺杂TiO2的电子结构进行了分析。S掺杂在TiO2能隙中引入新的杂质能级。由于杂质能级的出现,在光激发下,价带电子可以很容易地跃迁到杂质能级上,杂质能级带上的电子在光激发下可以吸收能量较小的光就可以跃迁到导带上,从而使S-TiO2的吸收向可见光移动。结合N、S掺杂TiO2的理论分析,根据N-S共掺杂的实验结果,对N-S共掺杂TiO2的结构进行了讨论,N和S在提高TiO2的光催化活性和增强可见光响应方面起着协同作用,多组分共掺杂改性TiO2是提高光催化活性的一种有效手段。