随着人类经济发展水平越来越高,全球性的能源和环境污染问题变得越发严峻。目前,人们开始对如何净化饮用水和空气中的污染物给予了越来越多的关注,光催化技术因此已经成为环境保护以及合成新材料等领域具有较大应用价值的研究热点。二氧化钛因其良好的光学、电学等物理性质,稳定的化学性质,无毒、价廉,被认为是一种比较理想的光催化材料。但是,二氧化钛光催化材料对太阳光的有效利用率比较低,其表面受光激发产生的电子–空穴的复合率很高;另一方面,可用的商业催化剂往往具有较低的比表面积,从而导致其具有比较差的光催化性能。因此,如何提高二氧化钛光催化材料的光催化性能成为了光催化材料领域的研究热点之一。本论文利用掺杂金属离子的方法对二氧化钛进行修饰,通过溶胶–凝胶法,利用钛酸四丁酯作为钛源,以钨酸铵、二水合乙酸锌和六水合硝酸铈分别作为钨源、锌源和铈源,以十六烷基三甲基溴化铵和聚乙二醇2000作为模板剂,在制备过程中以乙酰丙酮作为水解抑制剂,以无水乙醇和去离子水作为主要溶解剂,成功制备了W–TiO₂、Zn–TiO₂和Ce–TiO₂三种介孔光催化材料;并采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和光催化等手段对已制备的介孔材料的晶体结构、表面形貌和光催化性能等物理、化学特性进行了分析。结果表明,通过离子掺杂的改性方法和溶胶–凝胶法制备的介孔材料具有优异的光催化性能。W–TiO₂介孔光催化材料的比表面积在78.7 m²/g–115.0 m²/g之间,平均孔径在8.02 nm–9.20 nm之间,W:Ti摩尔比为3:100是最佳掺杂比例,对亚甲基蓝的降解效果最佳,最大降解率为99.2%。Zn–TiO₂介孔光催化材料的平均孔径在7.71 nm–8.93 nm之间,Zn:Ti摩尔比为3:10是最佳掺杂比例,对亚甲基蓝的降解效果最佳,最大降解率为89.9%。Ce–TiO₂介孔光催化材料的平均孔径在6.88 nm–6.95 nm之间,Ce:Ti摩尔比为4:10是最佳掺杂比例,对亚甲基蓝的降解效果最佳,最大降解率为91.4%。