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自从Fujishima发现二氧化钛(TiO2)光电极在紫外光照射下可进行光电催化分解水产氢以来，人们对TiO2在光催化方面的应用进行了广泛研究。然而，TiO2由于带隙较宽(＞3.0eV)，只能利用太阳光谱中的紫外光来进行光催化反应，从而限制了其光催化活性的大幅提升及其实际应用。针对上述问题，本论文围绕TiO2光吸收性能的优化，以较为特殊的钛化合物如铝化钛(TiAl)、硅化钛(TiSi2)为前驱体，可控制备了铝、氟共掺杂的锐钛矿型二氧化钛(Al-F-TiO2)，铝掺杂的金红石型二氧化钛（Al-TiO2），以及硅掺杂的金红石型二氧化钛(Si-TiO2)等光催化材料，实现了对TiO2的金属或非金属元素掺杂。此外，通过系统的结构和性能表征，考察了材料制备过程中的反应条件对产物晶型、形貌、组成及其光吸收性能的影响规律，并初步探讨了其在光催化降解有机污染物和光催化分解水产氢等方面的性能。本论文的主要研究结果如下所述。 1、利用TiAl和HF为原料，通过简单的一步水热法(反应温度180℃，时间10h)合成了Al、F共掺杂、暴露高活性{001}晶面的锐钛矿型TiO2微球。通过改变反应时间，发现TiO2微球所暴露的高活性{001}晶面会发生不同程度的腐蚀。通过紫外可见吸收光谱(UV-vis)测试发现，Al-F-TiO2具有比P25更为优越的光吸收性能。此外，光催化降解甲基橙溶液测试结果表明，Al-F-TiO2在紫外可见光条件下对甲基橙的降解效率在60min内可达到82％，具有较商用P25更好的光催化性能。 2、采用TiAl和HCl为原料，通过水热法(反应温度180℃，时间14h)合成了Al掺杂的花状金红石型TiO2。并且，花状金红石TiO2是由沿[001]晶向取向生长的TiO2纳米棒组成。光吸收和光催化降解测试结果表明，Al掺杂使TiO2的光吸收范围拓宽到可见光区域。在紫外可见光的照射下，Al-TiO2光催化剂降解甲基橙的效率是商用P25的1.37倍，是P25和Al-TiO2简单物理混合样品的2.1倍。 3、以TiSi2和三氟乙酸(CF3COOH)分别为钛源和形貌控制剂，通过水热法合成了Si掺杂海胆状金红石型纳米TiO2。并且，海胆状TiO2是由暴露{111}和{110]晶面的金红石型TiO2单晶纳米棒组成。此外，性能测试结果表明，Si-TiO2具有很好的可见光吸收性能。而且，与纯金红石TiO2相比，Si-TiO2具有更高的光催化分解水产氢活性。