目前,稀土元素掺杂改性TiO₂光催化剂已成为国内、外光催化领域研究热点,且已有众多学者探讨过稀土元素自身性质与稀土元素掺杂改性后的TiO₂光催化活性之间的关系。但对于稀土元素性质对稀土元素掺杂改性TiO₂光催化机理及掺杂机理尚存在较多争议。本研究通过溶胶—凝胶法制备稀土元素（RE）（La、Ce、Gd、Er、Yb、Y）改性TiO₂纳米光催化剂粉体,以草酸和偶氮染料为降解目标物检验其光催化活性,用XRD、TEM、BET、DRS及XPS对其晶体结构及形貌、光谱效应和化学组态进行分析。对掺杂量和煅烧温度对其光催化剂活性、晶体结构及形貌、光谱效应和化学组态的影响,以及在不同波长光的激发下的光催化活性进行了探讨,并对各稀土元素固有性质对于稀土掺杂改性TiO₂的掺杂机理和催化降解有机污染物的光催化活性的影响机理做了深入分析。以TiCl₄为TiO₂的前驱体,通过水热合成法制备了N掺杂改性的TiO₂纳米光催化剂,所制备的纳米粉体为黄色。其光催化剂的活性以KI溶液和草酸溶液为目标物、在不同激发波长光源激发下测定。由XRD和BET表征分析可知,所制备的N掺杂改性的TiO₂光催化剂样品的晶型为锐钛矿、和少量板钛矿组成,且其粒径分布在7nm到10nm范围内,比表面积分布于71.24m2·g^-1到170.38m2·g^-1范围内。由DRS表征分析可知,所制备的纳米粉体光催化剂的吸收光谱明显红移,且禁带宽度最小可被减小至2.80eV,可充分利用可见光。由XPS表征分析去化学组态可知,Ti-N键和NOx为所掺杂N的主要存在形式。Raman表征分析进一步验证了N-TiO₂键的存在。在本研究提出了以Ce和N为目标掺杂物,通过改进的溶胶—凝胶工艺合成可见光响应TiO₂光催化剂纳米粉体。并通过XRD,BET,DRS,Raman和XPS对其晶体结果及化学组态进行表征分析。其中,引入的N有效减小其禁带宽度而使受激发所需能量降低,即2.40eV（铈掺杂改性）降低到2.21eV（铈、氮共掺杂改性）;XPS表征分析确定了Ce3+/Ce4+,NOx和Ti-O-N和Ti-O-Ce的存在。其光催化剂机理通过在不同激发波长光源（λ>365nm,λ>420nm,λ>500nm,λ>550nm,λ>600nm）下光催化降解亚甲基蓝（MB）进行研究。在本文的研究范围内确定了最佳掺杂比例为0.70 at.% Ce和0.70 at.% N。本研究系统的讨论了影响光催化反应过程的主要参数,即所掺杂的N与Ce的原子百分比和激发波长,以及反应过程的一级动力学。光催化活性的提高应归因于在反应过程中所大量形成的·OH自由基,且光生电子空—穴对的复合是影响MB光催化降解的关键因素。本研究用改性半导体（晶体结构和化学组态改性）薄膜材料替代纯TiO₂薄膜,即N掺杂改性的TiO₂（N-TiO₂）薄膜,增强其表面与染料（N719）的键合强度、染料在其表面的吸附量及稳定性,提高太阳能电池的光电转化效率和使用寿命。提高太阳能的利用率的同时,延长光生电子寿命和提高光生电子密度,进而揭示DSSCs光电转化效率的提高与光生电子之间的关系,并对N-TiO₂薄膜为光阳极的DSSCs内的光生电子寿命、光生电子密度及扩散系数与N-TiO₂晶体结构及个元素的化学组态间的关系做了深入、系统研究。