本论文采用溶胶-凝胶法和简单的浸渍法合成了一系列的Cu-TiO₂和Sn-TiO₂光催化剂。通过TG、XRD、DRS、SPS、XPS、EIS等技术对所制备的样品进行了表征。以光催化降解罗丹明B（RhB）为目标降解物,较详细研究了金属改性TiO₂纳米粒子的光催化活性。同时,探讨了纳米TiO₂的制备和改性体系中,焙烧温度、焙烧时间、不同金属加入量以及浸渍时间等因素对光催化活性的影响。在400℃下焙烧4h获得了结晶较好的锐钛矿相Cu-TiO₂纳米粒子。通过DRS、SPS、XPS分析发现,当铜掺杂量较低时（≤0.06 mol%）,由于Cu-TiO₂纳米粒子中的氧空位和铜物种能够充当捕获阱捕获光生电子,有效抑制了光生电子-空穴对的复合,提高了催化剂的活性;但当铜的掺杂浓度较高时（>0.06mol%）,过量的氧空位和铜物种则变成了光生电子和空穴的复合中心。同时,过量的铜覆盖在TiO₂表面阻碍了光吸收,导致了催化剂光催化活性的下降。实验结果表明,经Sn改性的TiO₂纳米粒子的光催化活性显著提高。其原因可以归结为:Sn还原后的TiO₂中有Ti3+离子的存在,使TiO₂的费米能级升高,使·OH的数量增多;表面氧空位密度增加,可以有效的捕获光生电子,抑制光生载流子的复合;Sn2+还原TiO₂后,Sn吸附在TiO₂粒子表面以Sn4+物种存在,亦能捕获光生电子,抑制光生载流子的复合;Sn还原引入Ti3+、Sn4+、氧空位及表面羟基等掺杂能级,这些能级的存在使催化剂产生亚带隙的跃迁,掺杂能级也参与了光化学过程,催化剂能够吸收低于禁带能的光,从而使光催化剂吸光范围向可见光区拓展;此外,Ti3+顺磁性离子的存在增加了单线态向三重态的系间窜跃速率,激子以发射磷光方式失活,降低了光生电子空穴的复合率,光生空穴的寿命增加。