随着经济的不断发展和世界人口的迅速增长,环境污染和能源短缺已成为人类亟待解决的两大问题,二氧化钛(TiO2)作为一种半导体功能材料,具有良好的催化性能、安全无毒且对环境友好等特点,在治理环境污染和开发利用太阳能方面具有广阔的应用前景。但是,TiO2光催化材料存在两大缺陷：一是由于其禁带宽度较大,对太阳光的利用率较低；二是被激发的电子-空穴对较易复合,量子产率较低。对Ti02进行掺杂改性是解决上述问题,进而改善其光催化性能的有效途径。本论文采用溶胶凝胶法在玻璃基底上制备了纯Ti02薄膜,通过掺杂银以及银氮共掺的方法对其进行改性,同时对影响Ti02光催化材料性能的因素和制约条件进行了探讨。为此,本文利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和紫外可见分光光度计(UV-vis)等测试手段表征了催化材料的晶型结构、微观形貌和光吸收性能。另外,以亚甲基蓝溶液为目标污染物,考察了薄膜光催化材料在可见光下的光催化活性。主要研究结果如下：对于纯Ti02薄膜光催化材料,制备过程中,随着热处理温度从300℃升高至500℃,Ti02逐渐由非晶态转变为锐钛矿型,薄膜晶粒呈现从无到有,从小到大的生长趋势,结晶程度逐渐升高；然而当热处理温度高至600℃时,锐钛矿型Ti02开始向金红石型Ti02转变,晶粒变得粗大并且出现团聚现象。实验证明：经500℃热处理后的纯Ti02薄膜光催化材料全部由锐钛矿相组成,颗粒大小均匀,结晶度较好,平均晶粒尺寸约为50nm,可吸收波长小于387nm的紫外光,对波长在387nm～800nm之间的可见光无明显吸收。可见光下Ti02薄膜的光催化活性极低,300min光照后,亚甲基蓝溶液几乎没有降解。通过Ag掺杂对Ti02薄膜进行了改性研究,结果表明：Ag掺杂能够促进锐钛矿型TiO2向金红石型TiO2转变；Ag-TiO2薄膜的晶粒尺寸(30nm)比纯TiO2薄膜(50nm)的小,故相应比表面积比纯TiO2薄膜的大；Ag掺杂TiO2薄膜的本征吸收边发生了红移,吸光范围扩展至可见光区；Ag-TiO2薄膜的可见光催化活性高于纯TiO2薄膜的活性,可见光照射300min后,亚甲基蓝溶液的降解率可达45%。光催化活性的提高是由于Ag掺杂后,在Ag与TiO2的界面上形成了捕获电子的肖特基势垒,抑制了光生电子-空穴对的复合,提高了量子产率。合适的热处理温度与Ag的掺杂量是制备高性能薄膜的关键因素,本实验条件下制备Ag-TiO2薄膜的最佳热处理温度为400℃,最佳掺Ag量为0.1wt.%。本论文还对银氮共掺TiO2薄膜进行了研究。(Ag,N)-TiO2薄膜的结晶度很好,TiO2以锐钛矿的形式存在,薄膜表面由形状规则的球形颗粒组成,平均晶粒尺寸约为20nm,比Ag-TiO2薄膜和纯TiO2薄膜的小,并且薄膜与玻璃基底结合紧密,二者之间无空隙出现,薄膜厚度约为150nm。薄膜的光响应范围不仅扩展到了可见光区,而且对可见光的吸收更强。光催化实验证明,(Ag,N)-TiO2薄膜的可见光催化活性比单一Ag掺杂、单一N掺杂以及纯TiO2薄膜的活性高,300min光照后,亚甲基蓝溶液的降解率接近70%,这是由于贵金属Ag可降低光生电子-空穴对的复合率,非金属N能有效拓宽薄膜的光谱响应范围,在二者的共同作用下,薄膜的光催化活性得到了很大的提高。