纳米级二氧化钛是一种重要的绿色环保材料，具有高光催化活性、强紫外线屏蔽能力，生物、化学、光学上有良好稳定性等独特性能，使其在废水处理、空气净化、抗菌杀菌、防晒护肤、功能陶瓷等诸多领域有着诱人的应用前景。本研究以钛酸四丁酯为钛源，无水乙醇为溶剂，冰醋酸为抑制剂，采用溶胶-凝胶法来制备纳米二氧化钛颗粒光催化剂。在配比固定、自然pH值、室温、搅拌方式一致、干燥方式相同的条件下，考虑焙烧温度和焙烧时间对纳米TiO₂晶型组成、粒径大小和催化活性的影响，确定了TiO₂实验室制备工艺条件。并利用X射线衍射法对所制得的二氧化钛粉体进行表征，研究了TiO₂粉体在焙烧过程中的相转变。 为了进一步提高纳米二氧化钛光催化剂的活性，在深入分析二氧化钛光催化机理的基础上，本研究采用金属离子掺杂的方法对二氧化钛光催化剂进行改性研究。选取了过渡金属Fe、Pb、Cu，贵金属Ag，稀土元素Ce作为掺杂剂，采用溶胶—凝较法制备了掺杂改性纳米二氧化钛光催化剂。通过X射线衍射分析，考察了各金属离子掺杂对二氧化钛粉体的晶型结构、晶粒尺寸的影响。通过降解苯酚溶液，研究了各离子掺杂对二氧化钛光催化活性的影响，确定了最佳掺杂焙烧温度和最佳掺杂比例，初步探讨了金属离子掺杂对二氧化钛粉体光催化活性影响的机理。 在单一离子掺杂改性的基础上，本论文首次采用Fe³⁺-Ce⁴⁺、Pb²⁺-Ce⁴⁺、Cu²⁺-Ce⁴⁺三种体系对二氧化钛进行共掺杂改性。通过X射线衍射分析，考察了共掺杂对二氧化钛粉体的晶型结构、晶粒尺寸的影响。以对苯酚的光催化降解考察了光催化活性，确定了最佳的共掺杂比例，并初步探讨了共掺杂提高或者降低二氧化钛粉体光催化活性的机理。研究表明，对于苯酚的光催化降解，Fe³⁺-Ce⁴⁺、Cu²⁺-Ce⁴⁺共掺杂改性TiO₂均高于单一掺杂的效果，而Pb²⁺-Ce⁴⁺共掺杂改性TiO₂低于单一掺杂效果，没有起到良好的协同作用。