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本文旨在提高纳米TiO2的太阳能利用率和量子化效率，开发高性能可见光响应TiO2纳米复合光催化剂，为利用光催化技术治理环境污染提供新型高性能光催化材料。首先，采用溶胶-溶剂热法制备了未掺杂、N掺杂、Gd掺杂和Gd-N共掺杂TiO2纳米光催化剂，以甲基橙（MO）溶液在紫外光和可见光照射下的光催化脱色评价其光活性；采用XRD、XPS、BET、UV-vis和PL分析技术表征样品的物理化学性能，探讨Gd-N共掺杂对TiO2光活性的影响机制。结果表明，Gd掺杂有效抑制光生e-/h+的复合，提高光量子效率；抑制TiO2晶粒生长，改善样品表面织构特性，明显提高紫外光活性。N掺杂窄化TiO2带隙，拓宽光吸收范围至可见光区，从而提高可见光活性。Gd-N共掺杂进一步窄化带隙增加可见光吸收，减小晶粒尺寸，改善样品的表面织构特性，增强织构的热稳定性。与单掺杂样品相比，Gd-N-TiO2在可见光照射下对MO的光催化脱色活性进一步提高，这归因于Gd-N共掺杂的协同效应。为进一步提高TiO2光活性，在Gd-N共掺杂TiO2纳米光催化剂的制备工艺基础上，以磷酸为磷源，采用一锅两相分离的溶胶-溶剂热技术成功制备了新型高性能Gd-N-P三元掺杂锐钛矿型TiO2纳米复合光催化剂。利用XRD、BET、XPS、FT-IR、UV-vis吸收光谱及PL光谱对样品进行结构性能表征。以模拟太阳光照射下4-CP光催化降解率评价样品光催化活性。结果显示：P最佳掺杂量为5wt.%；在所有制备的未掺杂、单掺杂及共掺杂TiO2样品中，5wt.%P掺杂的Gd-N-P三元掺杂样品在模拟太阳光下表现出最高的光活性，说明Gd-N-P三元掺杂产生协同效应；5wt.%P掺杂的Gd-N-P三元掺杂样品在模拟太阳光下的光活性(Kapp=0.0322min-1)是P25TiO2(Kapp=0.0117min-1)的2.75倍。基于在光催化过程中加入自由基捕获剂和N2换气对样品光活性的影响，可知OH自由基是光催化降解4-CP过程中最重要的活性物种。Gd-N-P三元共掺杂产生了协同效应提高样品光催化活性，增强样品对可见光的吸收、降低光生载流子的复合率、增加表面羟基自由基、提高表面织构特性。此外，采用溶胶-溶剂热技术成功制备了新型高性能Sm-N-P三元掺杂锐钛矿型TiO2纳米复合光催化剂（记做SNPTO）。利用XRD、TEM、BET、XPS、FT-IR、UV-vis吸收光谱、PL光谱及Zeta电位分析技术对样品进行结构性能表征。Sm-N-P三元掺杂样品在模拟太阳光照射光催化降解4-CP的光活性最高(Kapp=7.11×10-3min-1)，是商品P25TiO2(Kapp=0.0117min-1)的3.98倍。在模拟太阳光照射下2h，0.4g/L SNPTO分散液中20mg/L4-CP的TOC去除率达到87.13%，延长光照时间可将4-CP彻底矿化。自由基捕获实验表明，溶液中的OH自由基是最重要的活性物种。Sm-N-P三元共掺杂产生了协同效应提高样品光催化活性，增强样品对可见光的吸收、增加表面羟基自由基、提高表面织构特性、有效降低光生载流子的复合率。SNPTO展现出良好的光催化稳定性，光催化重复使用5次后4-CP降解率仅降低1.6%，这项研究为环境治理提供了有效的可见光活性稳定的催化剂。以SNPTO为光催化剂，氙灯为光源，对模拟工业生产废水四氯酚（4-CP）溶液进行光催化降解反应，考察了不同条件对4-CP降解率的影响。结果表明，4-CP溶液初始浓度40mg/L、光照强度为500W、SNPTO用量为1.5g/L，溶液pH为5.23、溶液温度309K光照反应2h，4-CP完全降解，表观速率常数Kapp为4.950×10-2min-1，是P25TiO2的3.26倍；在实验浓度范围内，4-CP的降解行为符合准一级动力学规律，随着染料溶液浓度的增大，表观速率常数不断降低。