Ti02由于具备较为优异的光催化和光降解水的性能而受到广泛的关注,然而它的光利用效率很低,因此受到了很多限制。如今的解决方法主要有掺杂法、不同半导体复合法以及表面极化增强法等,这些方法往往要引入其他原材料或者附加新的电源设备,造成工艺的复杂化。另一种比较新颖、简单且高效的研究方法就是调控Ti02的微观形貌。柱状晶相貌由于相对于颗粒堆积的形貌有着很多优势所以被广泛研究。然而现有报道制备柱状晶TiO2薄膜的方法主要是磁控溅射和化学气相沉积这种需要昂贵设备和真空条件的方法,而溶胶凝胶法仅有的报道也只是采用多次旋涂工艺制备出单层膜厚为10nm的锐钛矿薄膜和50nnm的锐钛矿金红石两相薄膜,如果要制备整体膜厚度比较大的锐钛矿单相Ti02薄膜时,会造成工艺的繁琐。为解决以上问题,本文通过系统调控溶胶-凝胶湿化学工艺参数和退火工艺成功制备出单层膜厚达到40nnm的锐钛矿单相Ti02薄膜以及单层膜厚80nm含有2.7%的金红石相的两相混合薄膜。然后通过退火工艺和溶胶配置工艺的合理设计探究出溶胶凝胶法制备柱状晶薄膜的机理,最后详细研究了形貌对薄膜各方面性能的影响。具体研究结果如下：(1)作为溶胶络合剂,醋酸相较于乙酰丙酮和二乙醇胺,使薄膜前驱体更低的结晶温度、更高的金红石相变温度、更低的有机物含量以及更好的结晶性,在制备致密的结晶性好的薄膜上有很大的优势。低PH值和高的H2O/Ti比会促进钛酸四丁酯的水解,使Ti更多的以Ti-OH的形式存在,减少-OR等有机物含量的同时也有利于[Ti06]的形成,陈化时间延长后,胶粒无序缩聚程度加剧,在后续的粘性烧结过程中,不利于致密化。(2)溶胶凝胶法制备柱状晶必须采用多次旋涂的方法,并且单层膜的厚度必须足够薄,而且升温速度要足够快,以便于抑制均相形核促进非均相形核。均相形核之后长大成晶胚,必须要有足够的热注入使下层已经结晶的大晶粒吞并上层的晶胚或者由晶胚长大的小晶粒,这样才能促进柱状形貌的形成。本文正是通过在湿化学工艺优化的基础上,通过逐步提高单层膜厚度、退火温度和升温速度制备出单层膜厚达到40nnm的柱状晶TiO2薄膜。(3)柱状形貌的相对于颗粒状的晶粒尺寸大、致密度高,导致薄膜的粗糙度和折射率升高,透过率和禁带宽度略有下降,由于晶界数量大幅度下降低,使得薄膜光催化活性更高。