采用溶胶-凝胶法制备了介孔TiO₂、C/TiO₂、Nd₂O₃/TiO₂和C/Nd₂O₃/TiO₂,并以阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS）和聚苯乙烯（PS）胶晶为模板剂制备了SDBS/C/Nd₂O₃/TiO₂和多级有序C/Nd₂O₃/TiO₂催化材料。通过SEM、TEM、XRD、XPS、UV-vis DRS和N₂吸附-脱附表征手段和理论计算对所制备催化材料的表面形貌、晶型、化学形态、光吸收性能,比表面积和孔容以及电子结构和态密度等性能进行探析。并以甲基橙溶液为探针,在可见光条件下对制备材料进行光催化性能测试,并对其光催化机理进行了探讨。根据表征结果可知多级有序C/Nd₂O₃/TiO₂催化剂表面形貌排列整齐,内部具有交联的孔道结构,孔的大小及孔壁都比较均匀且致密光滑,大孔形状表现出六边形结构,从而产生良好的开放性,其晶型主要为锐钛矿型,通过改变表面形貌和掺杂改性,致使多级有序C/Nd₂O₃/TiO₂催化材料对光的吸收移向可见光方向,禁带宽度变窄。通过实验和理论计算结果分析可知由于Nd原子的电负性小于Ti原子,导致Ti原子周围电子云密度增加,从而使Ti2p轨道的结合能移向低能区。非金属C和稀土金属Nd的协同作用使得TiO₂价带顶形成新的杂质能级和导带底下移,导致C/Nd₂O₃/TiO₂催化材料禁带宽度变窄,这与紫外-可见漫反射结果相一致,与纯TiO₂相比,带隙值减小了0.55 eV,从而有利于提高多级有序C/Nd₂O₃/TiO₂催化材料可见光催化活性。