随着社会经济的快速发展，自然环境受到了严重破坏，如何耗费更少的能量，无二次污染的解决环境问题受到越来越多的关注。TiO2以其优异的物理和化学性能在环境治理，开发新能源等方面得到了广泛的研究。但由于 TiO2的禁带宽度大，量子效率低，在实际应用中受到限制，对TiO2进行改性处理提高其可见光催化活性势在必行。在对TiO2的改性过程中，研究者们发现金属与非金属共掺杂改性十分有效。特别是V、N共掺杂 TiO2催化剂体系改性效果十分优异，但是关于掺杂离子的存在状态对其可见光催化性能影响的研究不多。本文以纳米管钛酸（NTA）为前驱体，采用不同N源、V源，对TiO2纳米颗粒进行V和N的共掺杂修饰，并对改性样品的可见光催化活性和光电化学性能进行了研究。　　本研究主要内容包括：⑴以NTA为前驱体，V2O5和NH3为V源和N源，利用两步高温煅烧法制备了钒氮共掺杂 TiO2纳米颗粒，并研究了钒和氮元素掺杂顺序对所制备样品结构、性能的影响。所有掺杂样品均表现出明显的可见光响应，但先掺N后掺V样品的可见光催化降解丙烯的活性远高于相反掺杂顺序的样品。这主要是由于先掺N后掺V的样品中V4+和V5+共存，V4+/V5+能快速的转移电荷，有效的分离电子-空穴对，而先掺V后掺N样品中低价态的 V2+和 V3+则没有快速转移电子的能力；因此钒和氮的掺杂顺序可通过影响掺杂元素的化学状态，极大的影响V和N共掺杂TiO2的可见光催化活性。⑵以NH3为氮源，V2O5为V源制备的先掺V后掺N的共掺杂样品， V离子在N掺杂过程中被强还原性的NH3还原为V3+、V2+，不利于电子空穴的分离。为减少NH3对掺杂V离子价态的还原作用，以NTA为前驱体，V2O5为V源，采用相同的制备方法，比较了尿素和NH3两种N源对共掺杂样品中V离子价态的影响。对于先掺N后掺V样品，两种N源的样品中V都以V5+、V4+形式存在，但N源为尿素时V5+/V4+比降低，可见光催化活性降低，暗示V5+的含量对电子传输和可见光催化活性的提高起着非常重要的作用，这可能是由于第一步掺 N过程中残存微量钛酸铵，在掺 V过程中使少量V5+还原为V4+。对于先掺V后掺N的样品，以尿素为N源时确实可以得到较高价态的V4+，从而比NH3为N源制得的样品（钒主要以V2+和V3+形式存在）具有更高的光催化活性。这说明在样品制备过程中，不同的N源对掺杂钒离子的价态产生不同的影响，进一步影响催化剂的性能。⑶以NTA为前驱体，NH4VO3为V源，通过改变热处理的气氛，实现了掺杂不同钒离子的TiO2纳米材料的可控制备，并将其作为催化剂用于丙烯的可见光催化氧化。实验结果表明，氧化性气氛下钒主要以V5+、V4+形式存在，还原性气氛下钒主要以V3+、V2+形式存在，表面存在的V5+捕获电子形成V4+，V4+转移电子到TiO2表面吸附的氧分子上，生成 V5+和活性物种?O2-，因此，V5+/V4+的存在可提高电子和空穴的分离率，从而提高其可见光催化活性。V3+虽然可以捕获光生电子生成V2+，但V2+还原性很强，不能将光生电子转移，较高的光生电子和空穴复合率导致光催化活性降低。