典型稀土元素修饰的二氧化钛光催化性能研究进展

高健 邹彬妮 陈佳琪 宋慧瑾

摘 要：TiO₂的禁带宽度较宽，其带隙值一般为3.0～3.2 eV，将其光激发区域限制在紫外光区域，大范围的可见光甚至近红外光区的光子都没有被利用起来.此外，TiO₂较高的电子—空穴对重组率也导致了其具有活性的光生载流子寿命降低，限制了TiO₂作为光催化剂的效率.为了使这些问题得到妥善解决，可采用稀土元素（镧系元素）改善TiO₂表面形貌、晶体类型、光学特性和光催化性能.综述了近年来被用作TiO₂修饰改性的热门镧系元素的研究，重点阐述了镧系元素如何修饰改性TiO₂，使其性能提升远超过纯TiO₂，并介绍了镧系元素-TiO₂在光催化和电子电器方面的应用.稀土元素的修饰可通过减小带隙，将TiO₂工作波长从紫外光区移到可见光区域，抑制锐钛矿相到金红石相的转变，以及减弱光生电子对的重组效率等方式提高TiO₂的光催化效率.

关键词：二氧化钛；稀土元素；光催化

中图分类号：O621.259.2;O643.36

文献标志码：A

0 引 言

纳米科学与纳米技术在近几十年内得到了飞速的发展，促进了对能源与光催化材料的深入研究.大量的半导体光催化材料已经被开发应用到各种领域之中^[1]，比如吸收二氧化碳、裂解水分子、固定氮气，以及降解废水中的有色染料和抗生素等^[2].一般而言，光催化的过程主要体现在以下几个步骤：1）催化剂通过被光照产生光生载流子；2）光生载流子的分离与转移；3）通过消耗光生载流子将反应物转化为目标产物.当光照时催化剂吸收的光子能量大于或者等于其带隙值，价带（VB）中的电子就会被激发到导带（CB）之中，在VB中形成空穴，进而形成了电子—空穴对，然后电子和空穴分别在催化剂表面进行还原和氧化反应^[3].

二氧化钛（TiO₂）是一种半导体光催化剂，具有较高的化学稳定性，较低的毒性，更好的耐化学性等，并遵循具有低成本效益的大规模生产制备策略^[4].TiO₂由于其独特的回收能力和高能量转换效率，是最高效的金属氧化物半导体^[5]，在涂料、化妆品、电子电器与环境治理领域得到了重要的应用.光催化被认为是一种治理环境污染的友好方法，可以将有机污染物氧化为二氧化碳和水，从而除去水和空气中的污染物^[6].

一般情况下，TiO₂纳米颗粒以锐钛矿、金红石和板钛矿3种晶相存在^[7].在这3种晶相中，锐钛矿相对于其他2种晶相而言，由于其自身的开放性结构，具有更稳定与更高效的光催化活性^[8].金红石是TiO₂3种晶相中最稳定的结构，同时也表现出一定的光催化活性，但是活性程度相对锐钛矿低了很多；板钛矿相由于自身的不稳定性，较低的光催化活性应用较少^[9].锐钛矿具有较强的光催化活性通常归因于表面吸附氧形成O^-₂或O^-[10].然而，锐钛矿此类光催化剂具有3.20 eV的寬带隙能量，这限制了其在紫外光区域（波长为 387 nm）的应用，只有大约5%的太阳辐射可以被TiO₂光激发^[11].

各种修饰TiO₂的策略，如将金属和非金属掺杂到TiO₂的改性中，以减少电子—空穴复合并将吸收波长移到所需的可见光区域（波长大于400 nm），降低带隙值^[12].一般来说，TiO₂的应用分为能源应用和环境应用2种，这些应用不仅取决于纯TiO₂本身的性质，还依赖于修饰剂和掺杂剂对TiO₂表面的修饰^[13].据报道，金属氧化物如氧化锌（ZnO）、硫化镉（CdS）和三氧化钨（WO₃）掺杂TiO₂半导体的性能较纯TiO₂有了较大的提升，但由于这些半导体对光腐蚀的敏感性，使其实际应用范围受到了限制.除此之外，ZnO在水介质中不稳定，CdS和铁氧化物易受到阳极腐蚀，WO₃的光照活性相对较低^[8].也有研究人员通过改变TiO₂的形貌进而改进其催化性能，例如，常见的TiO₂纳米颗粒与TiO₂纳米线等^[14]，通过增大比表面积和增加孔隙率来提升性能，然而形貌的控制通常需要较为复杂的制备工艺，因此制备难度较大.用稀土金属修饰制备TiO₂是一种调节半导体对可见光区响应并增强其光催化性能的高效方法.

本文综述了近年来稀土（镧系元素）掺杂TiO₂的研究，介绍了镧系元素-TiO₂在光催化和电子电器方面的应用，并阐述了几种典型镧系元素如何修饰改性TiO₂，使其催化性能远超纯TiO₂.

1 镧系元素特征

镧系元素-TiO₂具有优异的光催化性能可以吸收边缘的红移，也能提高锐钛矿向金红石相转变的温度和与各种路易斯物质形成复合物的能力，如醇、醛、酸、胺和硫醇^[15].此外，由三价镧系离子修饰的材料通常具有发光特性.具有阶梯状能级的三价镧系离子嵌入在适当的无机材料晶格中，可以通过连续吸收多个近红外光子发射紫外光或可见光，这一过程可以导致光从近红外光和可见光谱范围转变为紫外光，从而提升宽带隙半导体的性能^[16].镧系元素总共由15种元素组成，原子序数为57（镧）到71（镥）.稀土离子的发光来自于其4f轨道内的f-f电子跃迁.由于5s和5p轨道与周围的微环境进行了空间屏蔽，使得电子跃迁几乎没有扰动，这些特定的狭窄带隙发射带发射的镧系离子导致了这些跃迁现象.这一现象使镧系元素在光催化应用中具有独特的化学性质^[17].

2 纯TiO₂与改性TiO₂的光催化机制

初级半导体光催化机制涉及吸收光能应该要大于材料的带隙能量阈值，导致光生电子（e^-，CB）和正空穴（h⁺，VB）产生.通常，纯TiO₂光催化性能的缺陷被简单地描述为TiO₂的锐钛矿相带隙能（3.20 eV），意味着其光诱导激活仅发生在紫外光区域.其次，TiO₂半导体通常存在光生电子—空穴对的重组的现象.金属改性剂的修饰不仅可以降低带隙值，也可以作为光生电子的捕获器.最终，这些光产生的电子将留在金属掺杂剂中，这限制了电子—空穴对的重组，最终导致光活性的增强.在没有合适的电子诱捕的情况下，电子—空穴对的重组率很高.这导致存储的能量在几纳秒内耗散，从而极大地降低了光催化效率^[18].

研究表明，半导体如TiO₂、ZnO、硫化锌（ZnS）和氧化铈（CeO₂）被金属/非金属氧化物纳米颗粒修饰后，如金（Au）、银（Ag）、汞（Hg）和铈（Ce）等，通过将吸收边缘转移到更长的波长，以及降低光催化剂的电子—空穴对重组速率来提高光催化活性^[19].纯TiO₂半导体光催化剂和负载修饰剂TiO₂半导体光催化剂的光诱导过程如图1所示.

通过在纯TiO₂晶格中引入过渡金属离子，可以调整TiO₂的费米能级、带隙能量和带分布及d^-电子结构.由于部分占据的d轨道，产生了各种低于CB的新能级，这意味着红移，将产生更低的带隙，以及可见光吸收增强^[20].TiO₂晶格中过渡金属离子的存在改变了光生载流子密度，抑制了电子—空穴对的重组过程，提高了降解率.过渡金属离子改性的TiO₂材料的性质与掺杂剂的浓度和分布、掺杂剂在半导体晶格中的能级、电子结构、电子供体量和光照射的强度有关.通过添加过渡金属掺杂剂，可以更好地提高TiO₂的光催化活性^[21].与传统金属相比，镧（La）、Ce和铒（Er）等稀土金属具有4f、5d和6s的構型，是调节TiO₂特性的最佳掺杂剂.当三价镧系离子进入目标载体（TiO₂）的晶格后，将会替代Ti⁴⁺而存在，这个变化使得TiO₂的内部出现一定程度的畸变，例如，La³⁺的半径大于Ti⁴⁺，在晶格内部替换后会引起不平衡的电荷变化，为了使电荷重新达到平衡，将会在邻近位置产生氧空位，因此Ti⁴⁺被还原成Ti³⁺，形成以Ti³⁺为核心的还原中心，产生的氧空位和还原中心即可作为光催化反应的活性中心，进而提高催化性能^[21].稀土金属的掺杂将改变光催化剂材料的晶体结构、电子态和光学特性.稀土离子掺杂抑制了TiO₂光诱导电子—空穴对的重组，扩大了TiO₂的光响应域，提高了其光催化活性.稀土金属将通过官能团与其f轨道的相互作用，与各种有机化合物生成配合物，以这种方式增强光活性响应.光催化剂中稀土离子的加入为更有效地利用太阳能分解污染物提供了可能^[22].

3 镧系元素修饰改性TiO₂

3.1 Ce修饰改性TiO₂

Jin等^[23]采用溶胶—凝胶法制备了Ce和锰（Mn）掺杂纳米TiO₂，发现掺杂Ce的Mn/TiO₂在低温选择性催化还原法（SCR）过程中，其对二氧化硫（SO₂）的耐性显著提升，同时，硫酸铵（（NH₄）₂SO₄）的积累和活性得到了极大的抑制.其原理是SO₂存在的情况下，在SCR过程中，Ce-TiO₂催化剂促使SO₂优先形成硫酸盐.Ce的掺杂明显降低NH⁺₄与SO^2-₄的结合能，从而使得（NH₄）₂SO₄的分解更加容易，（NH₄）₂SO₄在Ce-Mn/TiO₂催化剂的作用下，比Mn/TiO₂时的分解温度降低大约70℃，说明了Ce掺杂可以有效地延缓表面硫酸化物质的形成，从而提高了催化剂的耐硫性.Liang等^[24]在室温条件下采用溶胶法制备纳米结构的TiO₂、Ag-TiO₂和Ce-TiO₂用于光催化降解甲醛，结果表明，掺杂Ag或Ce可以显著提高TiO₂的光催化性能，湿度35%是最佳的实验条件，并且氧的浓度越高，去除甲醛效果越好.Tong等^[25]利用乙醇和乙酸的醇化反应控制钛酸丁酯水解，进行水热反应来制备Ce-TiO₂催化剂，发现掺杂Ce的TiO₂能够有效提高催化剂在紫外光和可见光下的光催化活性，在紫外光和可见光的条件下最佳的掺杂浓度为0.2%和0.4%.光催化活性的提高可能与Ce⁴⁺/Ce³⁺特殊的4f电子构型有关.在紫外光照射下，Ce 4f电子能级对界面电荷转移，以及抑制电子—空穴重组起着重要作用.在可见光照射下，Ce 4f能级可以接收Ce-TiO₂VB和三氧化二铈（Ce₂O₃）基态激发的电子，并进一步将电子转移到吸附氧中，进而产生超氧阴离子自由基.此外，Ce⁴⁺/Ce³⁺也可以提高光敏反应的效率.Ce-TiO₂的吸收边缘红移用以下方程表示.

Ce-TiO₂+hv→e^-+h⁺（1）

Ce₂O₃+hv→e⁺+h⁺（2）

Behera等^[26]采用水热法制备均匀的0.2%Ce-还原氧化石墨烯（RGO）/TiO₂，对复合材料中的Ce⁴⁺浓度和RGO的调节，催化剂在可见光照射下的带隙调节起着至关重要的作用，通过光电流测试发现，0.2%Ce和10%RGO掺杂显著提高了催化剂的光电流密度，对杀虫剂吡虫啉具有良好的光催化降解性能，同时，该催化剂在可见光照射下对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有良好的抗菌性能.在Ce-TiO₂中，Ce⁴⁺掺杂在TiO₂中引入了一种新的电子态，这个电子态使带隙值从紫外光降低到可见光的范围，在可见光的照射下TiO₂的VB电子被激发到Ce_xTi_（1-x）O₂的陷阱位点，光电子被氧捕获，在催化剂表面产生超氧离子，而且掺杂Ce可以增强催化剂表面的氧空位，增加对氧气（O₂）的吸附，如图2所示.

Lee等^[27]通过浸渍法在不同煅烧温度下制备10 wt%Ce-TiO₂催化剂，发现在氨气（NH₃）被选择性催化氧化成N₂的过程中，催化剂的性能主要取决于Ce的氧化态种类和催化剂中氧的行为.在350℃下表现出最高的NH₃转化率（96%），这是由于在催化剂中具有分散良好的Ce⁴⁺，并且在CeO₂和TiO₂之间较弱的相互作用导致了高晶格—氧迁移率.Behera等^[26]通过水基溶胶—凝胶法和喷雾技术合成了带隙较小的多孔微球型的0～1.0 wt% Ce-TiO₂，通过实验发现，Ce-TiO₂催化剂在可见光下比纯TiO₂更有活性，Ce-TiO₂的稀土离子（Ce³⁺/Ce⁴⁺）、Ti还原态（Ti³⁺/Ti²⁺）和氧空位降低了光诱导电子—空穴对的重组.因此，0.8 wt%Ce-TiO₂对NO_x的降解率是原始TiO₂的2.8倍.Ce加入TiO₂导致Ce⁴⁺/Ce³⁺的形成，不仅减少了带隙，还作为电子捕获器（Ce⁴⁺+e^-→Ce³⁺；Ce³⁺+O₂→O^-₂+Ce⁴⁺）来延缓电荷的重组.Ti³⁺、Ti²⁺（Ti还原态）和氧空位也促进了可见光区域的电荷转移和光子吸收.Khan等^[28]采用溶胶—凝胶法制备Ce-TiO₂的锐钛矿型薄膜，发现掺杂元素后的催化剂能带发生红移，如图3所示，因此证明Ce的掺杂有效地改变了截止波长，使得催化剂的带隙降低到3.09 eV，并且随着Ce的掺杂，由于结合磁极化子的增强，TiO₂薄膜的磁性也随之增强.

3.2 Er修饰改性TiO₂

王晓东等^[29]采用浸渍—旋转法在石英玻璃片上制备了一系列的Er-TiO₂多孔薄膜，并且发现当涂膜层数为3层，煅烧温度为550℃，煅烧时间为1 h时，催化剂的催化性能最为优越，在可见光照模拟实验中，薄膜对7.8 mg/L的甲基橙（MO）溶液用时6 h，催化降解率达到64.6%.梁春华^[30]应用溶胶—凝胶法，制备了不同含量的Er-TiO₂催化剂，发现所制备的催化剂均为锐钛矿型，在Er³⁺的掺杂用量为1.2%，催化剂的用量为0.6 g/L时，对甲胺磷的降解效果最佳，随着催化剂的用量提升，催化效率也会随之提升，但当用量继续提升效率却随之下降，这是由于在一定范围内，催化剂的增加使得反应表面积增大，光的可利用性也就随之增大，电子—空穴对也增多，所以降解率提升，但是当用量过多后，催化剂会对照射入反应溶液的光起到遮挡和散射作用，从而降解率会降低，如图4示.

Mazierski等^[31]通过水热法制备一系列比例的Er-TiO₂，此类催化剂既含有掺杂的Er，又含有表面吸附的Er，发现在相同的条件下，0.25 wt%Er-TiO₂对苯酚的降解效率是最好的，Er在修饰改性过程中导致TiO₂激活Vis反应，并且Er的4f的子带隙态引起轻微的带隙变窄，导致O^-₂产生，进一步加强了光催化降解能力.Zhang等^[32]采用简单温和的水热法制备Er-TiO₂纳米棒，可以通过红外光谱激发可见光，使得催化剂获得更多的激发能，产生更多的电子和空穴，从而导致电子浓度的增加.此外，Er-TiO₂纳米棒的平带边缘发生正位移，相应地提高了向TiO₂VB的电子注入驱动力，从而导致电流密度的增加.与未掺杂Er的TiO₂相比，光电流密度为22.97 mA/cm²，功率转换效率为10.6%，性能的提高归因于扩展了光吸收的范围，提高了电子转移效率，减少了电子—空穴复合.Boikanyo等^[33]通过溶胶—凝胶法制备Er掺杂的TiO₂，得到的催化剂是一种单相晶体半导体氧化物，晶体尺寸变小，表面积和中孔度增加，且载流子重组率显著降低，其中纯TiO₂的晶粒为13.93 nm，掺杂Er后的催化剂结构性能得到极大增强，晶粒为5.6 nm，比表面积为103.14 m²/g，孔隙体积为0.446 4 cm³/g.Lahiri等^[34]采用电子束蒸发法制备了Er-Au/TiO₂，采用电容电压（C-V）迟滞法研究了器件的记忆性能，在Er-TiO₂的薄膜扫描电压为±10 V时，从滞后中提取的最大记忆窗口为3.068.在1MHz时，得到了Er-TiO₂的电子和空穴捕获密度分别为9.9×10¹⁰/cm²和2.58×10¹⁰ /cm².Mondal等^[35]利用基于热蒸法的光栅角沉积技术（GLAD）制备了Er-Ag/TiO₂，該类催化剂为锐钛矿/金红石的混合晶型，带隙能为3.14 eV，在530 nm处有光致发光（PL）发射，这与氧缺陷有关，且在380 nm光照下，比纯TiO₂的光响应率高4.5倍.Talane等^[36]通过溶胶—凝胶法制备出掺杂Er的纯锐钛矿相的TiO₂催化剂，Er³⁺的掺杂使得催化剂颗粒粒径变小，导致带边发生红移，当Er³⁺的浓度达到1% mol时，表现出最低的PL发射强度，因此该催化剂具有最好的催化性能.Lahiri等^[37]利用GLAD制备了掺杂Er的TiO₂催化剂，与纯TiO₂相比，由于Er的掺杂和取代，催化剂的带隙变低，同时紫外区的吸收有所增强，电测量中，在350 nm处，Er-TiO₂在上升时间Tr=1.23 s和下降时间Tf=0.6 s时表现出更好的开关特性，性能优于纯TiO₂，因此更适合应用于紫外检测器.Mondal等^[38]应用溶胶—凝胶法合成了掺杂Er³⁺的TiO₂，Er³⁺浓度的增加导致了晶粒尺寸的减小，0.75 wt% Er和0.98 wt% Er掺杂的TiO₂粒径大小分别为22 nm和16 nm，在PL测试中，掺杂的TiO₂（0.98 wt% Er）在1.537 μm的PL强度增加到约4倍.未掺杂的TiO₂的屏障高度计算为0.87 eV，中等掺杂的TiO₂（0.75 wt% Er）降低到0.77 eV，较高掺杂的TiO₂（0.98 wt% Er）增加到0.99 eV.随着Er掺杂量的增加，同时由于去氧，理想因子和反向饱和电流逐渐降低，在370 nm处，基于Er掺杂的TiO₂（0.98 wt% Er）的器件的响应率比未掺杂的器件提高了13倍.基于Er掺杂的TiO₂（0.98 wt% Er）的器件在370 nm的波长下显示出最大内部增益，因此随着Er掺杂浓度的增加，开关性能有所提高.Singh等^[39]采用溶剂热法成功合成掺杂Er介孔TiO₂，TiO₂（1mM Er）的光催化活性最好，在28 min内罗丹明B的降解率为98.78%.Er对O₂的吸附增强，并且TiO₂的表面积增大，导致了光催化活性的增强，可作为可见光照明下工业废水处理的光催化剂.

3.3 La修饰改性TiO₂

Kocˇí等^[40]采用普通的溶胶—凝胶法制备了0.2～1.5 wt% La-TiO₂催化剂，发现当La的含量为0.2 wt%时，催化剂的产氢效率是纯TiO₂的2倍，低La负载材料的光催化活性的增强可以解释为La-TiO₂异质结的协同效应，显示出较低的電子—空穴重组，以及更好的电荷传输和转移.Tahir^[41]通过溶胶—凝胶法成功合成了La改性的碳纳米管（CNTs）/TiO₂复合材料，并测试了在可见光照射下，光催化甘油—水（H₂O）混合物促进H₂的生成.催化剂的结构大大提高了H₂的产量，La-TiO₂ 纳米棒（NRs）/CNTs产量最高，比La-TiO₂纳米颗粒（NPs）/CNTs复合样品高1.14倍.La-TiO₂的性能优于纯TiO₂，显然是由于较大的表面积，能有效地捕获和运输光产生的电荷，如图5所示.

Armakovi?等^[42]采用改良的溶胶—凝胶法，并在450～750℃的煅烧温度下，制备了1 wt%La-TiO₂，当煅烧温度为450℃时表现出最佳的光催化性能，在降解盐酸普萘洛尔（PRO）和美托洛尔酒石酸盐（MET）中表现最好，原因是该温度下的掺杂催化剂拥有最大的比表面积和最小的晶粒.Tahir等^[43]应用溶胶—凝胶法制备La修饰的纳米TiO₂催化剂，发现由于氧化镧（La₂O₃）的存在，使催化剂的晶粒尺寸减小，而比表面积（BET）和碱度增加，在光诱导二氧化碳—甲烷（CO₂-CH₄）反应体系中，La-TiO₂催化剂检测到的主要产物为一氧化碳（CO）、氢气（H₂）和乙烷.超过5 wt%La-TiO₂产生的CO量是纯TiO₂产生的CO量的9.6倍.当将H₂O加入CO₂-CH₄反应体系时，CO的产率比纯TiO₂提高了37倍.Nguyen等^[44]制备了La-TiO₂和活性炭纤维（ACF）的组合，并用于双酚A（BPA）和2-氯苯酚（2-CP）的光催化分解，结果发现，在TiO₂中引入La可以缩小带隙能量，延长可见光吸附范围，从而提高有机污染物的降解性能.与商业TiO₂相比，La-TiO₂/ACF对BPA和2-CP具有更明显的光催化降解效果.对BPA和2-CP的降解产物进行了研究，结果表明，在60 min后，有机污染物几乎被降解为CO₂和H₂O.Zhang等^[45]采用溶胶—凝胶法结合真空退火处理制备了TiO₂纳米颗粒，发现少量的La³⁺被掺杂到TiO₂晶格中，而大部分La原子以La₂O₃的形式均匀分布到TiO₂基质中.Ti_1-xLa_xO₂纳米颗粒表面氧空位的浓度是通过将La³⁺与TiO₂基质的结合来控制的.Pascariu等^[46]采用静电纺丝法在400～700℃下煅烧，合成纯TiO₂和La³⁺掺杂的TiO₂纳米纤维，发现当La³⁺的掺杂量为0.1 wt%，煅烧温度为600℃，在可见光照时间为300 min时，光催化降解亚甲基蓝效率最佳为91%，降解速率为2.179×10^-2 /min，降解环丙沙星的效率为99.5%，降解速率为1.981×10^-2 /min.其原因是TiO₂晶格中引入La³⁺，可以调整TiO₂的费米能级、带分布及d^-电子结构，导致红移、更低的带隙和增强的可见光收获，同时带隙从3.21 eV减少到2.86 eV，抑制电子—空穴对的重组，提高降解速率.

4 结 语

TiO₂的性能可通过添加部分镧系元素进行改性，具体是通过控制光催化剂的宽禁带、激发光范围和锐钛矿到金红石的相变，以及电子—空穴对的重组过程，使得催化效率得到明显改善.尽管镧系元素掺杂TiO₂在制备方法和性能改进上已经取得了较大的进步，但仍然存在着较多的难题：

1）目前稀土离子修饰的TiO₂光催化剂依旧是粉末状，在水中进行光催化反应后依旧处于难以回收的状态，很难做到重复利用.

2）由于测试实验往往需要耗费大量的时间，需要比较苛刻的测试条件和精密的测试仪器，以及大量可能存在的镧系元素-TiO₂结构组合，导致了镧系元素-TiO₂光催化剂很难得到正确的表征.

3）在复合TiO₂的合成过程，一般都采用溶胶—凝胶法，需要大量的烷烃前体和溶剂，产品最终的制成率相当低，产出的废料比率相当高.

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（實习编辑：罗 媛）

Research Progress on Photocatalytic Properties of TiO₂Modified with Typical Rare Earth Elements

GAO Jian，ZOU Binni，CHEN Jiaqi，SONG Huijin

（School of Mechanical Engineering，Chengdu University，Chengdu 610106，China）

Abstract：TiO₂has a wide band gap，and its band gap value is generally 3.0～3.2 eV，which limits its photoexcitation region to the ultraviolet region，and a large range of visible light and even near-infrared photons are not used.In addition，the high electron-hole pair recombination rate of TiO₂also leads to the reduced lifetime of its active photogenerated carriers，which limits the efficiency of TiO₂as a photocatalyst.In order to solve these problems properly，the use of rare earth elements （lanthanides） to improve the surface morphology，crystal type，optical properties and photocatalytic performance of TiO₂have been studied.This paper reviews the recent studies on the hot lanthanide elements used as TiO₂modification.It focuses on how Ln elements modify TiO₂to improve its performance far beyond that of pure TiO₂，and focuses on the application of Ln-TiO₂in photocatalysis，electronics and electrical appliances.The modification of rare earth elements can improve the photocatalytic efficiency of TiO₂by reducing the band gap，shifting the working wavelength of TiO₂from ultraviolet to visible region，inhibiting the transition from anatase phase to rutile phase，and weakening the recombination efficiency of photogenerated electron pairs.

Key words：TiO₂；rare earth elements；photocatalysis