TiO₂在废水处理,CO₂还原,染料敏化电池、无毒涂料、以及抑菌灭菌等领域的应用源于本身一些特有的优点,例如:光稳定性强、无毒无害、廉价等优点。但是由于TiO₂带隙较宽,光响应区范围较小,电子-空穴对易复合的缺陷,这大大阻碍了Ti O₂的实际应用。本文针对TiO₂可见光响应范围小、比表面积小、分离困难等问题,合成了几种金属离子掺杂的TiO₂及其复合材料,并将其应用于光催化领域。主要研究内容如下:（1）采用简单的溶剂热反应,在不锈钢基体上制备出掺Cr的TiO₂纳米片阵列。不锈钢基片不仅是TiO₂薄膜生长的基底,而且也是Cr元素的来源。180℃下36 h制备的Ti O₂薄膜,由长度为860 nm超薄纳米片阵列组成,比表面积为180.77 m²g^-1。反应时间延长,制备的薄膜吸收边发生红移,这是由于不锈钢中少量的Cr³⁺掺杂到薄膜中,导致材料带隙值降低所引起的。独特的纳米结构和适当的组成赋予了Cr³⁺掺杂TiO₂纳米片阵列在紫外光照射下优异的光电化学性能。在可见光照射下,高温煅烧后的Cr³⁺掺杂TiO₂纳米片阵列的光电流密度明显提高,这是由于薄膜结晶度的提高、光响应范围的扩大、与基底的结合力提高以及氧空位增加造成的。（2）采用传统的水热法,以MIL-101（Fe）为模板,在溶液中加入HF,制备了具有八面体形貌的Fe³⁺掺杂TiO₂,颗粒大小为300-600 nm。该Fe³⁺掺杂TiO₂八面体纳米颗粒在可见光下光催化还原CO₂为CH₄具有很大的潜力,一方面,由于八面体的形貌具有较大的比表面积,另一方面,Fe³⁺的掺杂降低了TiO₂的带隙,使其在可见光区域具有响应。对该八面体进行500℃热处理后,材料的光催化活性进一步提高,这是由于高温处理后Fe³⁺掺杂量增加,材料的吸收边红移和样品的氧空位增加导致的可见光下光催化CO₂还原,CH₄产量最高可达5.70μmol/g。（3）采用水热法,首先制备出椭球形的Fe₂O₃,然后以其为核在其外表面复合一层TiO₂纳米颗粒,合成了核壳结构的Fe₂O₃@TiO₂复合材料,并采用SEM、TEM、XPS等设备对样品进行测试表征。研究结果表明:一方面,Fe₂O₃复合TiO₂后,部分Fe³⁺掺杂到TiO₂表面中,拓宽了TiO₂的光响应区,增加了样品的光电流。另一方面,Fe³⁺掺杂TiO₂后,在Ti O₂表面产生氧空位,为氧离子传递提供了路径,增加了材料的氧离子电导率。500℃热处理后,Fe₂O₃@TiO₂的光电流进一步提高,达到0.37 mA/cm²。