已有研究表明，金属和非金属共掺杂时，掺入的金属离子可以扩展TiO2的 光响应范围，而掺入的非金属元素则抑制光生载流子的复合，二者的协同作用， 可以制备出高催化性能的催化剂。李红等[28]采用溶胶一凝胶法制备了V、Si共掺TiO2，并以甲基橙溶液为目标降解物，考察共掺杂TiO2的光催化活性。实验结果表明，V、Si共掺后样品的催化性能比单掺Si样品和和单V掺杂样品的催化性能都有所提高。他们认为：V离子掺入后替代了TiO2晶格中的部分Ti原子，形成了Til-xVxO2。同时改变了半导体的能级，减小了其禁带宽度，增强了对可见光的吸收。Si的入使TiO2增加了OH·和·O2基团，充当了电子和空穴的捕获阱，降低了电子与空穴的复合率，提高了TiO2的光催化性能。Liu等[29]采用原位水热法制备了S、La两种元素共掺杂的二氧化钦光催化剂，该催化剂可见光下有比较强的吸收，在可见光下降解亚甲基蓝能力也很强，降解率达98.4%。李越湘等[30]采用溶胶-凝胶-浸渍法制备了Eu3+、Si4+共掺杂TiO2光催化剂，并以甲基橙溶液为目标降解物，考察其在可见光下的光催化性能。实验结果表明，两种元素共同掺杂后，催化剂的降解能力比未掺杂TiO2的活性高了很多。与单掺杂Eu3+、或单掺杂Si4+相比活性也有提高。他们认为由于二者之间的相互作用提高了样品的光催化活性。因为Eu3+的掺入能够促进Si4+进入TiO2的晶格中，同时处在表面的Eu3+充当了光生电子的捕获阱。
四、光敏化
染料敏化一般涉及3个基本过程[31]：染料吸附到半导体表面；吸附态染料分子吸收光子被激发；激发态染料分子将电子注人到半导体的导带上。因此，要制得有效的敏化要满足2个条件：染料容易吸附在半导体的表面及染料激发态（通常是单线态）的能级于半导体的导带能级相匹配。另外还要求染料的激发态寿命足够长，使之有充分的时间完成电子注入。
1991年，瑞士科学家Griitzel[32]在染料敏化纳晶二氧化钛太阳能电池研究领域取得突破，电池光电转换效率可达7.1％，这给了正在寻找拓展TiO2光谱响应
的人们一个重要的启示，它为利用可见光处理(含染料废水提供了一种新的可能的途径。这方面国内外的研究人员作了大量细致的工作[33-37]，取得了在可见光激发下染料污染物降解的重要进展。常用的光敏剂有钉吡啶类络合物、赤鲜红B、硫茧、曙红、叶绿酸、酞菩、紫菜碱、玫瑰红、荧光素衍生物等。相比较而言，钉吡啶类络合物等金属基光敏化剂的敏化效率高、稳定性好，研究的较多[19]。
研究发现，在TiO2催化剂存在下，四碘荧光素、罗丹明B、酸性桃红B、曙红、孔雀绿、酸性橙、乙基橙、虎红、结晶紫、品红、茜素红、方酸箐、碱性蓝、重氮染料、酚藏花红、活性艳红X-3B。活性红198和橙Ⅱ等染料都可以发生有效的光敏化降解[38]。光降解的产物是一些有机小分子如二乙胺、N-乙基乙酰胺、N-乙基甲酰胺、N,N-二乙基乙酰胺、N,N-二乙基乙酰胺和甲酸等。茜素红的主要降解产物是苯甲酸。但是对于亚甲基蓝和噻嗪染料，TiO2光催化敏化降解方法无法将其矿化。
对一些含N-烷基胺基团的染料，如罗丹明B、酸性桃红B和结晶紫，它们存在两种典型的降解途径：脱去N-烷基或染料发色团直接开环。这两种相对的倾向性取决于表面修饰的类型。例如，酸性桃红SRB在为修饰的TiO2表面主要以直接开环为主；而在阴离子表面活性剂（DBS）存在时，染料首先是通过脱N-乙基的方式降解。最近的研究表明[39]，F修饰TiO2(F-TiO2)可以改变染料分子吸附模型和降解途径。在TiO2体系中，罗丹明B通过羧基吸附在TiO2表面，以直接矿化为主；在F-TiO2体系中，通过N-烷基胺端吸附，染料发生快速脱乙基反应直至矿化。王齐[40]等采用一步水解法制备了无定形TiO2（Am-TiO2），结果表明Am-TiO2具有大的比表面积和丰富的表面羟基/化学吸附的水，与晶态TiO2相比，Am-TiO2的吸收边带明显蓝移（411nm至378nm），禁带宽度增加，可见光照射下Am-TiO2样品能快速敏化降解罗丹明B，且罗丹明B降解以脱N-乙基和染料发色团开环同时进行，Am-TiO2催化剂重复使用性能良好，重复使用4次后，罗丹明B的降解速率没有明显变化。
染料光敏化方法还存在以下的问题：一是大部分光敏化催化剂体系中敏化剂
是吸光物质，反应活性位仍由半导体来提供 影响光催化效能的提升，特别是应用于有机污染物处理时，需要考虑有机污染物分子与敏化剂的竞争吸附问题；二是由于光敏化剂在半导体材料表面存在吸附-脱附平衡，或能够发生不可逆反应，光敏化剂易从催化剂表面流失，并且自身也可能发生光降解。此外，染料敏化后的光稳定性还有待于进一步的提高。
五、展望
由于TiO2可见光催化剂潜在的应用前景，人们对它进行了广泛的研究，并取得了一定的进展。采用金属离子掺杂、非金属元素掺杂染料光敏化等制备的TiO2都能在可见光区域内具有较好的响应，表现出可见光催化活性，提升了TiO2光催化技术的研究价值和使用前景。目前，TiO2光催化面临的主要困境是当污染物浓度和增加时，降解速率慢，光效率低，反应过程不可预测。半导体光催化产生的羟基自由基等活性氧物种和价带空穴在有机物降解过程中的作用及其详细机理还不清楚。今后，尚有许多亟待研究和解决的问题，主要包括：开发新的高效可见光响应的催化剂，提高太阳光的利用率，阐明光催化剂性质的构效关系，提高光催化剂的稳定性，建立污染物的TiO2光催化降解模型等[41]。此外，在应用研究方面，目前尚处于实验室研究阶段，TiO2的制备条件与大规模工业化生产还存在一定的距离，要完全投入到实际应用中还需要做更深入的研究工作。
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