以TiO2为代表的半导体光催化技术,可在常温下利用光能降解有机污染物,是具有广阔应用前景的污染物治理技术。但TiO2禁带宽度大(3.2eV),只能利用太阳光中的紫外光部分,使得TiO2作为光催化剂在实际应用中难以大规模推广应用,为了进一步提高其光催化活性,在简要分析了二氧化钛光催化机理的基础上,本研究采用形貌设计与掺杂等方法对其进行了改性,选用阳离子蓝染料作为降解目标物,研究了不同形貌的纳米TiO2及其改性后对有机污染物可见光光降解性能。主要进行了以下几个方面的研究:　　 (1)首先以葡萄糖为原料,采用水热法合成了碳纳米球,并以其为模板,钛酸四正丁酯为钛源,采用低温水解法制备TiO2-碳核壳粒子,采用500℃煅烧制备二氧化钛空心微球。采用XRD、SEM、TEM及UV-vis对制得的样品进行表征,考察了钛酸四正丁酯的用量对其结构和形貌的影响。结果表明:制得的TiO2样品晶型为锐钛矿型；形貌为空心结构,随着钛酸四正丁酯的添加量增加,空心球的壁厚不断增厚；与TiO2纳米粒子相比,空心球的光学吸收截止边发生了红移。以阳离子蓝染料为降解物,考察了不同壁厚的空心球的可见光光催化性能,结果表明样品0.6TBN的可见光光催化性能最好。　　 (2)以碳纳米球为硬模板,钛酸四正丁酯和醋酸锌为原料成功制备了一系列不同Zn2+掺杂的ZiO2空心球。采用XRD、SEM、TEM及UV-Vis对制得的样品进行表征。SEM及TEM结果表明:制得的Zn2+掺杂的TiO2样品都为空心结构,而且样品经Zn2+掺杂后,空心球的壁厚明显增厚。紫外-可见吸收光谱表明:Zn2+掺杂后的样品的可见光响应明显增强。样品的可见光光催化降解阳离子蓝的实验表明:Zn2+掺杂的比例及煅烧温度对样品的光催化性能有着明显的影响。当Zn2+的掺杂量低于3％,样品的可见光催化性能明显增强。　　 (3)以钛酸四正丁酯为前驱体,氟化铵和尿素为掺杂离子给体,通过水热法,成功制备了F、N共掺杂TiO2光催化剂。采用XRD,TEM,SEM,EDS,FT-IR和UV-vis对掺杂后的光催化剂进行表征。结果显示:掺杂后的催化剂均为锐钛矿型,具有较高的结晶度,对可见光有较强吸收能力。以阳离子蓝染料的水溶液为目标污染物,进行了可见光催化降解活性测试实验。实验结果表明:F、N共掺杂后,样品的可见光催化活性明显增强。当氟化铵和尿素的摩尔比为1:1.5时,样品的可见光催化活性最高。共掺杂TiO2光催化剂具备较高的可见光催化活性因为:可能是N掺杂降低了TiO2禁带宽度,拓展可见光吸收区域；而F掺杂能提高TiO2表面的酸度,形成O空缺位和增加反应位点,从而提高改性后的TiO2的光催化活性。此外,F和N的协同作用,提高了催化剂在可见光区域的催化活性。