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本文采用溶胶-凝胶法、以泡沫镍为载体，制备负载型N掺杂TiO2、Fe-N共掺杂TiO2，Co-N共掺杂TiO2及Cu-N共掺杂TiO2光催化剂，对样品进行UV-Vis、XRD、IR、SEM等表征，以紫外灯（主波长253.7nm）和氙灯（λ>420nm）为光源，中性红为目标降解物，采用单槽反应器，考察影响样品的光电催化性能的一些因素，如催化剂煅烧温度、煅烧时间、不同光源等光电催化效果。
经500℃煅烧得到的粉末晶体TiO2为单一的锐钛矿相，晶粒尺寸较商品P-25小，紫外光下对中性红的降解效果与P-25相当。煅烧温度对TiO2的光催化活性和晶体结构有较大影响：煅烧温度为500℃时，样品的光催化活性最高；煅烧温度为600℃时，体系中出现金红石相。共掺杂体系的掺杂量均为n（Fe）：n（尿素）：n（TiO2）=2％：1：1，最佳煅烧温度均为500℃，此条件下制备的共掺杂TiO2可见光催化活性最佳。共掺杂均能细化TiO2晶粒，抑制TiO2晶型由锐钛矿相向金红石相的转变；提高其载流子的迁移率，有效抑制光生载流子的复合，二者的协同作用提高了它的光电催化能力。可见光光催化能力：共掺杂>TiO2-xNx>纯TiO2。
Fe-N共掺杂TiO2、Co-N共掺杂TiO2及Cu-N共掺杂TiO2可见光降解中性红时，光电催化降解反应并不简单地遵从一级反应动力方程式，降解过程经历了不同的反应历程，提出可见光光催化降解反应动力学模型，并对此进行实验验证，反应过程中，前后两个阶段具有不同的表观速率常数k1=0.6031（mol/m-3）1-nS-1，k2=0.02786（mol/m-3）1-nS-1。
采用基于密度泛函理论（DFT）框架下的第一性原理平面波赝势（PWPP）方法，模拟计算了掺杂Co（Ⅱ）掺杂、Cu掺杂、N掺杂、Cu、N共掺杂对锐钛矿的晶体结构、能隙、态密度等的影响，探讨掺杂有助于TiO2的光催化活性的原因。
结果表明：掺杂后，TiO2禁带变小，使得吸收波长范围扩展至可见光区域，光生电子的激发效率提高，从而提高了光催化活性，同时使得TiO2的Fermi能级降低，电子-空穴在表面的复合几率降低，增强了光催化的活性。