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随着地球环境的日益恶化，人们的环保意识也在不断增强，对环境保护的方法和手段越来越科学化、绿色化。尤其是在对有机染料废水的处理中，通常采用光催化氧化技术，将废水中的有机污染物降解成无毒、无害的小分子物质。但纳米二氧化钛催化剂在光催化反应中，尚不能对光能充分利用。因此，如何改性纳米二氧化钛催化剂，使其在光催化反应中发挥最大的效率已成为目前研究的热点。本文采用溶胶-凝胶法制备了共掺杂的纳米TiO2粉末，并分别采用XRD、TG-DSC进行结构和热稳定性表征。以染料活性黑KN-B溶液为模拟废水考察其光催化性能。研究了煅烧温度、掺杂量、浓度、投加量、pH值及相关影响因素对纳米TiO2光催化性能的影响。对反应动力学特性做了初步探讨，得到了光催化降解染料的最佳工艺参数。通过Sol-gel法制备Bi与N、Ni、Ag、Mn双元素共掺杂改性的Bi-N/TiO2及Bi-Ni/TiO2、Bi-Ag/TiO2、Bi-Mn/TiO2光催化剂样品。在紫外光的照射下，金属与非金属和金属与金属双元素共掺杂改性的TiO2光催化活性远远要好于单一掺杂TiO2或纯TiO2，可见是由于双元素之间发生了协同作用。将制备好的催化剂在500℃温度下煅烧，得到Bi-TiO2、Bi-N/TiO2、Bi-Ni/TiO2、Bi-Ag/TiO2、 Bi-Mn/TiO2平均粒径分别为12.8nm、11.4nm、11.2nm、10.96nm、12.0nm,温度为500℃时，所有样品的光催化性能是最好的。二氧化钛晶相转变温度得以提高，抑制晶型转变和晶粒长大。不同元素对TiO2催化剂掺杂时，其中Bi的最佳掺杂量为0.5%。在Bi0.5/TiO2基础之上，对其进行不同元素掺杂。氮的最佳掺杂量为8.0%，银的最佳掺杂量为0.1%，镍和锰的最佳掺杂量均为0.03%，而在最佳掺杂量所制备的催化剂光催化效果表现良好，因此，适宜的元素共掺杂提高二氧化钛光催化活性较为显著。实验得到染料降解的最佳工艺参数：铋氮共掺杂TiO2催化剂的用量为4.0g/L，初始浓度为40mg/L，pH为2.23，在125W高压汞灯光照20min时，活性黑KN-B降解率将近99.9%；铋镍共掺杂TiO2催化剂的用量为2.0g/L，染料废水初始浓度为40mg/L，pH为2.23，在125W高压汞灯光照30min后，活性黑KN-B降解率将近99.9%；铋银共掺杂二氧化钛催化剂的用量为2.0g/L，染料废水初始浓度为40mg/L，pH为2.4，在125W高压汞灯光照25min后，活性黑KN-B降解率达到100%；铋锰共掺杂二氧化钛催化剂的用量为3.0g/L，染料废水初始浓度为40mg/L，pH为4.40，在125W高压汞灯光照40min后，活性黑KN-B降解率接近100%。将制备每种共掺杂TiO2催化剂用于其他染料的光催化降解，均显示出良好的光催化活性，表明各种催化剂对染料降解有一定通用性。通过对二氧化钛进行共掺杂制备新的光催化剂，并且较为系统的研究了影响光催化性能的一系列因素，不仅丰富了光催化反应的理论基础，还为实际应用提供了理论依据。