TiO₂光催化氧化技术作为一种新的污染治理技术，因其具有能耗低、反应条件温和、操作简便、无二次污染等优点而倍受关注。然而，因TiO₂是宽禁带半导体（Eg^～3.2eV），只有在能量较高的紫外光照射下才表现出光催化活性，而太阳光中的可见光不能有效利用，同时光生电子与空穴的复合几率高，量子产率低，故上述诸缺陷极大地限制了该技术在实际中的广泛应用。针对TiO₂光催化氧化技术存在的缺陷，提出了离子掺杂改性TiO₂光催化剂的设想。本论文采用溶胶-凝胶法分别制备了稀土（Ce）、非金属（I和F）掺杂的TiO₂光催化剂，通过改变掺杂元素、掺杂量和焙烧温度等考察对TiO₂光催化活性的影响，同时借助XRD、TEM、XPS、UV-Vis等分析手段，表征了改性TiO₂微观结构。此外，以亚甲基蓝染料为目标污染物，探讨了在模拟太阳光照射下该改性TiO₂的光催化活性，并对其再利用性进行了初步探讨。研究表明，Ce、I及I／F的掺杂不仅可以阻碍TiO₂光催化剂由锐钛矿相向金红石相的转变，提高其热稳定性，而且还抑制了TiO₂晶粒生长，提高了比表面积。三种改性TiO₂光催化剂在紫外光区的吸光性增强，且发生微少蓝移，同时在400-600 nm可见光区的吸光性也有所增强。由光催化降解亚甲基蓝（10mg／L）的实验结果表明：Ce／Ti摩尔比为0.05％，500℃下焙烧2h的TiO₂光催化活性最佳，光照4h亚甲基蓝的降解率达到73％；当I／Ti摩尔比为10％，500℃焙烧2h的TiO₂光催化活性最高，光照4h亚甲基蓝的降解率接近约82.3％：500℃焙烧2h的I／F共掺杂TiO₂催化活性也显著地提高，在光照2h亚甲基蓝的降解率达97.4％。经离子色谱分析，亚甲基蓝溶液完全脱色后可逐渐生成NH₄⁺，NO₃^-和SO₄^2-等无机离子。