由于TiO2具有无毒、化学稳定性好、可循环利用等独有的物理化学特性，所以被认为是一种比较理想的光催化材料。但是由于TiO2的禁带宽度比较大，因而只能吸收太阳光中的紫外光部分，造成其对太阳光的利用率不高。这也是严重制约其发展的重要原因。掺杂改性是提高光催化活性的主要途径。本文从第一性原理出发，利用计算机计算，研究本征TiO2和非金属掺杂TiO2的电子结构和光学性质。对非金属掺杂TiO2能够实现光吸收带红移作出理论解释，并简单对非金属掺杂TiO2作一个总结和比较。为了得到此结果，本文主要作了如下几个工作。 首先，计算本征TiO2的电子结构和光学性质，先对能带结构、态密度的分析，得出本征TiO2的价带主要是由O的2p态贡献的，导带主要是由Ti的3d态贡献的。然后再对光学性质分析，通过研究光吸收系数、复折射率、介电函数的峰位得出本征TiO2光响应区主要在紫外区。这些都为接下来研究非金属掺杂TiO2作了充分的准备。 其次，本文对N掺杂TiO2作了详细的分析，通过分析得出N掺杂TiO2能使能带带间隙减小，介电函数虚部和吸收系数光谱图都向低能区移动，即光吸收带实现红移。这主要是由于O和N的最外层电子的2p态强烈混合造成价带顶上移，N的2p态和Ti的3d态强烈关联造成导带低下移共同作用的结果。这同时也为后面分析一些常见的非金属掺杂TiO2作准备。 最后，本文对C、P、N、S掺杂TiO2进行比较分析，结果表明，C、P、N、S掺杂锐钛矿TiO2都能使TiO2的光催化吸收带在一定程度上红移，并在可见光区有一定的吸收系数。掺P不但使TiO2的吸收带边产生红移，而且在可见光区有较大的吸收系数。