TiO₂光催化氧化技术具有能耗低、氧化能力强、无二次污染等突出优点，在废水处理中发挥着重要作用。但传统的纯TiO₂纳米粉存在催化活性不高、量子效率低、光谱影响范围窄等问题，因此在实际的废水处理中应用较少。为了提高TiO₂对太阳能的利用率，改善其光催化活性，实验中对TiO₂纳米粒子进行了改性研究。以苯酚为目标降解物，讨论了影响光催化剂性能的因素和提高光催化剂性能的方法，并阐述了其应用前景以及发展方向。制备了Ag改性TiO₂光催化剂，研究不同掺杂量以及不同制备方法对其催化性能的影响。实验结果表明：Ag的掺杂量为1%时其催化活性最好，且使用光沉积法制备的改性光催化剂催化效率最高。制备了过渡金属（Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Cd）改性TiO₂光催化剂，实验结果表明：掺Fe的催化活性最高，其次是Co和Ni，最差的是Cd和Mn；Fe的掺杂量为0.5%时其催化活性最好；掺Fe后的TiO₂光催化剂催化效率相比未掺杂的纯TiO₂纳米粉有了一定程度的提高，但更重要的是改性后的TiO₂光催化剂在可见光下也能够有效的降解苯酚废水，而纯TiO₂纳米粉在可见光下基本没有催化活性。制备了稀土金属（La、Nd、Sm、Yb）改性TiO₂光催化剂，其中活性最好的是掺杂Sm和Yb的改性光催化剂。稀土金属改性光催化剂进一步扩大了纳米TiO₂对可见光的利用率。实验首次制备了过渡—稀土金属共改性TiO₂光催化剂。实验结果显示多元素改性光催化剂相比单元素改性以及未改性TiO₂光催化剂催化效率显著提高。其中活性最好的是Fe-Sm-Yb-TiO₂改性光催化剂。在常温、常压下，浓度为20mg/L的苯酚废水（pH为中性），当催化剂加入量为2.5g/L，焙烧温度为550℃，金属掺杂量（Fe、Sm、Yb）各为0.5%时，经4小时紫外光照其对苯酚去除率可达90%以上。通过FE-SEM、XRD、UV-Vis等表征手段初步探讨了共掺杂提高TiO₂光催化活性的机理。