TiO₂半导体性能稳定、光催化能力强、没有毒性、制备容易、高效低成本,是很好的光催化剂,在治理环境上有广泛应用,其中锐钛矿相优势更加突出,因而受到了人们的重视。然而,纯TiO₂带隙宽度大,只响应小于384nm波长的紫外光,因此,扩大TiO₂对可见光的响应范围有助于TiO₂光催化能力的提升。本文以锐钛矿TiO₂作为本征体,第六周期过渡元素（Hf、Ta、W）以不同比例单掺,通过计算分析找到了Hf、Ta、W对锐钛矿TiO₂适合的掺杂浓度,再以适宜的浓度与S共掺杂,计算体系的晶胞体积、态密度等性质并进行前后对比分析。分析结果如下:（1）过渡元素X（X=Hf、Ta、W）掺入TiO₂后,晶格参数改变,受X原子的影响,掺杂后TiO₂晶格畸变,使得体系的体积变大,并随X原子掺入浓度的加深而变大。S掺入TiO₂后,Ti-S键的离子性强于之前Ti-O键,晶格出现畸变。过渡元素X（X=Hf、Ta、W）与S共掺TiO₂,晶格参数改变,晶格进一步形变,体积增加。（2）随着Hf、Ta、W掺杂浓度的加深,相对于本征TiO₂,导带在不断下移,价带顶位置除了Ta掺杂体系相对于纯锐钛矿TiO₂没有多大变化,另两掺杂体系价带顶逐渐下移,Hf、W单掺体系随掺杂浓度的增加导带下移程度大,导致共掺体系的带隙宽随之变窄,TiO₂的光催化能力增强。当Hf、Ta、W掺杂浓度为0.125时,较为理想,适合作为共掺基底。过渡元素X（X=Hf、Ta、W）单掺体系与本征TiO₂相比,反射系数在可见光区域有所下降。相同的浓度Hf、Ta、W过渡元素掺入后,静态折射率依次增大。S掺杂锐钛矿TiO₂后,引起体系的导带底下降,价带顶没有多大变化,因而带隙变窄,相对于纯锐钛矿TiO₂,电子态向低能区移动,同时S掺杂体系的吸收光谱呈红移现象,光催化能力得到较大提升。（3）随着Hf、Ta、W与S的共掺杂,导带在不断下移,价带顶位置除了Ti_0.875Hf_0.125O_1.875S_0.125体系相对本征TiO₂没有多大变化,另两共掺体系价带顶逐渐下移,还产生了杂质能级,而导带下移趋势大令带隙宽进一步变窄,TiO₂的光催化能力提升。过渡金属X（X=Hf、Ta、W）与S共掺后,导带底由Ti-3d态、X-5d态和O-2p态共同影响,其O-2p轨道、Ti-3d轨道、X-5d轨道和S-2p轨道相互作用,影响着价带,与本征TiO₂及单掺对比,电子态向低能区移动,其中Ta、W与S共掺后,TiO₂的导电性能增强。过渡元素与S元素共掺杂后,体系吸收光谱显著红移,进而拓展了其对可见光的响应范围,同时共掺体系的反射系数在可见光区段有所下降。Hf、Ta、W与S共掺体系的静介电常数和静态折射率都依次增大(其中Ti_0.875Hf_0.125O_1.875S_0.125体系静介电常数和静态折射率都小于纯锐钛矿TiO₂)。研究得出,过渡元素与S元素单掺及共掺可以改变TiO₂的电子结构,缩小带隙宽,使其吸收更多低能区段的光,出现吸收峰。说明过渡元素单掺杂及与S元素共掺能有效扩大TiO₂对可见光的响应范围,本论文也从电子跃迁的机理上解释了红移现象的原因,为研究者利用掺杂的方式增大TiO₂光催化效率指明了方向。