1972年Ti O₂实现光催化产氢,自此半导体光催化成为研究的重点。然而,大多数光催化剂都存在局限性:大多数光催化剂很难充分吸收及利用可见光光子能量;催化剂的导带底和价带顶很难同时满足光催化反应体系所需电位;载流子复合率高,载流子寿命急需改善。Ti O₂作为光催化剂在有机污染物的降解、光解水制氢和光电转换等领域有着广泛研究。但Ti O₂如同大多数光催化剂一样,禁带宽度较大（约为3.2e V）,只对紫外光区响应,极大地限制其对太阳光的利用率。目前常规的方法是以掺杂离子来改性Ti O₂,减小其禁带宽度,使其对可见光响应。本研究采用了固相法制备了一系列金属（Ni、Cu、Co、Fe）掺杂Ti O₂光催化剂,并制备出Ni与N共混掺杂Ti O₂光催化剂,采用XRD、UV-Vis、FT-IR、PL、BET、SEM-EDS等表征其结构,并用光催化降解甲基橙和光解水制氢对其可见光活性进行测试。结果表明:金属（Ni、Cu、Co、Fe）掺杂Ti O₂及Ni与N共掺杂Ti O₂光催化活性明显提高。具体研究内容及创新点如下:用固相法制备一系列的金属（Ni、Cu、Co、Fe）掺杂Ti O₂光催化剂,考察金属种类及掺杂金属的浓度和焙烧温度对样品光催化性能的影响。紫外-可见漫反射吸收光谱图（UV-vis）显示几种金属掺杂Ti O₂在可见光区吸收较强,甲基橙光解测试表明,几种金属掺杂后的样品表现出较好的光催化活性。X-射线衍射图（XRD）与傅里叶红外光谱图（FT-IR）可判断出Ni已掺杂到Ti O₂晶格中。SEM-EDS显示出样品中含有一定比例的掺杂金属元素,再次证明金属元素已掺杂到Ti O₂晶格中。采用物理吸附（BET）表征Ni掺杂样品的比表面积和孔径分布情况。荧光光谱（PL）显示掺杂后的样品荧光强度较低。500℃下n（Ni）:n（Ti）=0.5:1的掺杂的Ti O₂样品,在可见光下的催化活性最强。光解水产氢测试中,速率已达最高为4.01 mmol·g^-1·h^-1。甲基橙的降解测试中,在350 W氙灯下照射70min时,仅存留9.98%的甲基橙。采用溶胶凝胶法,先进行非金属N掺杂,再用固相法进行金属Ni掺杂,合成出Ni与N共混掺杂Ti O₂光催化剂,考察了不同Ni的掺杂比例对样品光催化性能的影响,并且通过光解水产氢和光催化降解甲基橙的测试,结果样品表现出更强的可见光光催化效果。XRD表明非金属N的掺杂有利于提高锐钛矿的结晶度。紫外-可见漫反射吸收光谱图（UV-vis）表明共混掺杂的Ti O₂在可见光区域吸收较强。荧光光谱图（PL）表明Ni与N共混掺杂的样品荧光强度普遍降低,表明光生载流子的复合率降低。光解水产氢测试中,Ni/N-Ti O₂（0.3）具有最高的产氢速率,高达4.87 mmol·g^-1·h^-1。光催化降解甲基橙的测试,Ni/N-Ti O₂（0.3）具有最高的降解效果,仅存留9.45%的甲基橙。无论是产氢速率还是甲基橙降解效果,这都比单一金属Ni掺杂的效果更好,这是金属与非金属掺杂共同作用的结果。