Ti02具有价廉、化学稳定性好、无毒、催化活性高、耐光腐蚀及高的量子效率等特点,是近年来人们关注的绿色环保技术中的一个研究热点。但由于TiO2的带隙较宽(Eg=3.2 eV),仅能吸收波长小于387.5nm的紫外光,而这部分光仅约占太阳光的4%,要使得TiO2光催化技术真正走向实际应用,首先必须将其对波长的吸收范围拓宽至可见光区。已有的研究发现,对TiO2纳米材料进行适当的掺杂或表面改性如非金属离子掺杂、金属离子改性和贵金属离子修饰等可以增强其对可见光的吸收,有效地抑制光生电子和空穴的复合,从而提高其可见光光催化活性。围绕该思路,本文通过溶胶-凝胶法、均相沉淀法和阳极氧化法制备了纳米粉体、纳米管两种形态的TiO2光催化材料。利用非金属B、S以及贵金属Ru三种元素对TiO2光催化材料进行了改性,以亚甲基蓝为模拟污染物,讨论了改性后TiO2光催化材料光催化降解亚甲基蓝的性能,并择优分析后建立了相关动力学方程。通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)、热重差热(TG-DTA)、能量弥散X-射线能谱仪(EDS)、X-射线光电子能谱仪(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和紫外可见分光光度计(UV-Vis DRS)等测试手段对材料的微观形貌、物相组成、热物理性能、元素成分及化学态、表面官能团和光学性质等方面进行了分析和表征。主要结果如下：(1)采用溶胶-凝胶法制备了未掺杂TiO2、Ru/TiO2、B/TiO2及B/Ru/TiO2粉体。结果表明：部分B掺入到TiO2晶格间隙中而形成B-O-Ti键,部分B以B2O3的形式负载于Ti02晶粒表面；B、Ru掺杂都能给TiO2引入表面羟基,使TiO2具有更多的活性位,且B引入的羟基数量更多；获得了各粉体样品的最佳制备工艺及其光催化活性(2 h降解率)分别为：Ti02,500℃煅烧,76.89%；Ru/TiO2, Ru掺杂0.005%,500℃煅烧,72.80%；B/TiO2,B掺杂1.0%,650℃煅烧,93.40%；B/Ru/TiO2, Ru掺杂0.005%,B掺杂1.0%,600℃煅烧,80.84%。与商用TiO2-P25在相同条件下的光催化活性(65.46%)对比,性能均有不同程度提高。(2)采用均相沉淀法制备了S掺杂Ti02纳米粉体。结果表明：制得的粉体颗粒粒径约为20 nm,颗粒大小均匀；掺杂硫取代了TiO2中的晶格氧形成Ti-O-S键,硫含量约为0.1%；350℃-600℃煅烧温度下的粉体均为锐钛矿型,且随着煅烧温度的升高,晶粒发育愈趋完整；S掺杂TiO2纳米粉体具有较高的可见光催化活性,18 W白色荧光灯照射下,550℃煅烧样品对亚甲基蓝的2h降解率达80.67%。与商用TiO2-P25在相同条件下的光催化活性(65.46%)对比,性能提高了近15%。(3)在无机含氟溶液中,采用阳极氧化法结合浸渍法在钛金属片基底上制得了TiO2负载RuO2纳米管阵列。结果表明：部分Ru进入TiO2晶格代替了Ti的位置形成了固溶体,部分Ru以RuO2纳米粒子形式存在；RuO2/TiO2纳米管的光吸收波长发生了红移,且在整个可见光区均比纯TiO2纳米管光吸收能力强,RuO2/TiO2纳米管光电催化降解亚甲基蓝的4h降解率由纯TiO2纳米管的27%提高到79%；采用该法制备的TiO2纳米管阵列膜反复使用20次后光电催化降解能力基本保持不变。在光电催化氧化体系中,最优的降解参数为：MB初始浓度为10 mg/L,初始pH值为2.11,外加直流电压值为2.5 V,外加电解质浓度为0.10 mol/L;该光电催化降解反应较好地符合一级反应动力学特征,可用Langmuir-hinshelwood动力学模型描述,其动力学方程表达式为：C= Coexp(-0.0998C0.3901 [-1gH+]-0.1998E1.7405cel0.4669t)。(4)在有机含氟溶液中,采用阳极氧化法结合浸渍法制得了RuO2/TiO2纳米管阵列光催化剂。结果表明：Ru以RuO2存在形式并均匀分散在Ti02纳米管表面,TiO2纳米管的晶型结构并没有因RuO2的负载而变化；RuO2的负载有利于促进TiO2纳米管表面活性基团Ti-OH的增加；最佳浸渍氯化钌溶液浓度为0.0030 mol/L,在此浓度下浸渍得到的RuO2/TiO2纳米管阵列的可见光催化活性最佳,光催化降解亚甲基蓝的2h降解率由纯Ti02纳米管的38%提高到69%。本研究认为RuO2/TiO2纳米管阵列具有更佳的光催化性能,其主要是由于RuO2对空穴的捕获促进了RuO2/TiO2纳米管复合材料的光生电子-空穴的有效分离,提高了载流子的寿命,增加了TiO2纳米管表面吸附羟基氧。