近年来，TiO2光催化氧化技术作为一种非常具有应用前景的有机废水处理方法已成为国内外的一个热点研究领域。光催化氧化技术具有诸多的优点，例如：能耗低、处理效率高、工艺设备简单、操作条件易于控制、非选择性的降解有机污染物、无二次污染等。二氧化钛光催化剂具有无毒、化学性能稳定、氧化能力强、价格低、可以重复使用、消耗少等优点，使光催化氧化技术具有潜在的高效性和经济性。然而由于TiO2的带隙能较大，只有在能量较大的紫外光照射下才能表现出光催化活性。此外光生电子和空穴的复合几率也较高，光量子产率较低，这些不利因素都使TiO2光催化技术在水处理的实际应用中受到限制。 目前，对纳米TiO2进行表面修饰的方法很多。金属离子掺杂是改善催化剂光催化性能的有效途径，而稀土离子所具有的特殊电子结构能有效地对TiO2进行表面改性。最新的研究成果显示，非金属氮的掺杂可将TiO2吸收光谱范围扩大到可见光。 本文采用溶胶-凝胶法和浸渍法制备了TiO2光催化剂及Pb、La、Fe离子掺杂的TiO2光催化剂，以紫外光降解甲基橙为模型反应，考察了样品的光催化活性。对所制备的光催化剂进行了X-射线衍射分析和差热-热重分析。分析了焙烧温度及掺杂浓度对改性TiO2粒子晶型结构、晶粒尺寸、光催化活性的影响。 采用多弧离子镀制备掺氮TiO2薄膜，以O2和N2混合气体为反应气体，在玻璃基片上制备掺氮TiO2薄膜。探索了TiO2薄膜、掺氮TiO2薄膜的制备工艺和薄膜的相变规律。利用X射线衍射仪分析了TiO2薄膜以及掺氮TiO2薄膜的晶体结构。利用紫外-可见光分光光度计研究了TiO2薄膜与掺氮TiO2薄膜的光吸收性能。 实验结果表明，与纯TiO2相比，掺杂La、Fe和Pb的样品对甲基橙的降觯率均有不同程度的提高，说明掺杂可以使TiO2的光催化活性提高。Fe离子掺杂提高TiO2的光催化活性最为显著。Fe/Ti摩尔比为0.01％于500℃焙烧TiO2粒子光催化活性最好。溶胶凝胶制备的掺杂TiO2比负载法制备的TiO2在具有较强的催化活性。工艺参数为：工作压强为5.32Pa、偏压为100V、靶基距离为170mm、工作电流为40A、镀膜时间为20分钟、N2气体流量为5sccm时，可制备出氮掺杂的TiO2薄膜。该薄膜与TiO2薄膜相比，光吸收限明显的红移，由385nm提高到480nm，带隙能由3.22ev变为2.58ev。经400℃加热后光吸收限可红移至500nm，带隙能变为2.48ev。掺氮TiO2薄膜的晶化温度是300℃以上，晶态TiO2比非晶态的光吸收性能要好。氮气流量、热处理工艺是影响薄膜光吸收性能的重要的工艺参数。氮掺杂TiO2薄膜随热处理温度升高，光吸收范围越广。