二氧化钛纳米材料具有优异的光催化活性,同时它安全、无毒副作用、性能稳定、成本低廉、无二次污染,但也存在着一些缺点,通常的二氧化钛纳米材料的光催化作用主要依赖于紫外光,而紫外光仅占太阳光能量的5%。近年来,人们开始关注通过掺杂来提高二氧化钛纳米材料在可见光激发条件下的催化活性。本文首次使用树脂限定二氧化钛纳米材料在煅烧过程中的团聚,通过不同煅烧过程:在氮气中煅烧—进行碳的掺杂和二氧化钛纳米晶体的生长;在空气中煅烧—去除样品上覆盖的及样品间多余的碳,制备出碳掺杂的二氧化钛纳米材料。该方法避免了通常合成二氧化钛纳米粒子的低比表面积以及仅在可见光具有较高活性,在紫外光下活性偏低的缺点。通过扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、表面光电压(SPS)、比表面积(BET)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)等表征方法系统分析了二氧化钛的结构,进一步探讨了二氧化钛的结晶度、比表面积、分散性以及掺杂等因素对光催化活性的影响。另外,利用稀土元素独特的4f电子结构能够吸收红外能量并积累的性质,对二氧化钛纳米材料进行金属元素掺杂改性,以提高二氧化钛纳米材料在红外光区域的光催化活性。文章的最后一部分分别讨论了晶体结构对掺杂改性的二氧化钛纳米材料及纯的二氧化钛纳米材料的光催化性能的影响。