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二氧化钛纳米材料，因其独特的理化性质，如化学稳定性、耐腐蚀、无毒、成本低等应用极广，从涂料、防晒剂等普通产品到光伏、燃料电池等前沿科技。但二氧化钛带隙较宽，在可见光范围内的应用受到限制，仅在占太阳光能量密度百分之五的紫外光区域有光响应。这极大抑制了TiO2纳米材料的发展，其应用也受到限制。所以，探索简单易行的改性方法来提高其光响应范围是十分必要的。我们从制备形貌优异的介孔TiO2纳米球入手，并用掺杂Ag、复合半导体CdS两种方法，研究TiO2性质的优化。我们用溶胶-凝胶法和溶剂热法相结合，制备出纯的锐钛矿型TiO2纳米球（记做m-TiO2），TiO2纳米球由小颗粒堆积而成，因此具有介孔结构。通过调整钛酸盐水解和冷凝的速度来控制二氧化钛纳米球的尺寸，同时调整模板剂的含量控制单分散性。这种特殊的形貌使得TiO2的比表面积和孔体积增加，这就为改善光催化性能提供了可能性。与其他贵金属相比，银成本较低，且无毒性，因此在第三章中，我们用回流氧化法在m-TiO2纳米球表面负载了银纳米粒子，形成Ag/m-TiO2的异质结构。Ag的尺寸对光催化性能影响很大，我们通过调整参加反应的[Ag（NH3）2]+的量来控制负载Ag粒子的量和尺寸。小粒子不仅难以形成而且极易团聚，通过XRD、SEM、TEM等的表征均证明了我们用回流氧化法形成的Ag/m-TiO2可以有效地避免这个问题。我们所制得的Ag/m-TiO2具有改善光响应性能的异质结构，扩大了对光的吸收阀值。通过对Ag/m-TiO2的光催化性质的测试，证明了当负载量适宜且Ag粒子分布均匀时，Ag/m-TiO2的光催化活性比纯的TiO2纳米材料大大提高，并分析了Ag/m-TiO2光催化活性提高的机理。在第四章中，我们用水热法制备了具有异质结构的CdS/m-TiO2。通过改变加入的Cd（NO3）2和l-半胱氨酸的量，来调整CdS的负载量，进而控制CdS的尺寸及均匀性。通过XRD、SEM、TEM、IR等表征，对比不同负载量的样品的形貌。通过光催化性质的研究，可以证明，CdS/m-TiO2样品的光催化活性提高，在可见光范围内有光响应。同时，分析了CdS/m-TiO2性能改善的机理。我们用较为简单的方法成功合成了两种二氧化钛基纳米复合光催化材料，克服了二氧化钛本身的某些性能缺陷，优化了一些独特的性质，并证明了这两种复合材料在可见光下具有优异的光催化活性，扩大了二氧化钛纳米材料的应用范围，这对改善当前备受关注的水质净化等环境问题有极大价值。