为提高 TiO2类光催化剂的光催化活性,并解决 TiO2粉体颗粒实际应用中的分离回收困难等问题,本文采用电化学氧化法在钛基体上制备了多孔二氧化钛薄膜,通过过渡离子掺杂、高温气相扩渗、负载固溶体硫化物对其表面进行改性处理,利用 SEM、XRD、EDS、UV-Vis DRS、XPS等方法对膜层结构、光吸收性质进行了详细的研究,并在 Na2S-Na2SO3体系下评价膜层的光催化制氢性能,探究了膜层的微观结构与光吸收性质和光催化制氢活性的构效关系。　　在TA1表面利用微弧氧化的方法分别制备了Ni掺杂和V掺杂的TiO2多孔薄膜,研究结果表明,微弧氧化膜的孔径大小为微米级、分布不均匀,并通过改变电解液配方其尺寸在一定范围可调。Ni和V离子掺杂影响膜层中锐钛矿和金红石相对比例,在优化条件下可以提高膜层对可见光的响应。与未掺杂膜层相比,V、Ni离子掺杂后膜层的光催化产氢速率均有提高。运用阳极氧化法分别在TA1和TC4合金上制备了高度有序的TiO2纳米管阵列,研究了磷酸浓度,氧化时间,氧化电压,电解质类型及煅烧条件对 TA1和 TC4纳米管阵列的形貌、组成和光催化制氢性能的影响。TiO2纳米管阵列在400oC煅烧温度下膜层具有锐钛矿与金红石的混晶结构,同微弧氧化TiO2膜相比,纳米管阵列具有较高的光吸收强度和光催化制氢活性。　　采用高温气相扩渗法制备碳修饰 TiO2纳米管阵列,提高了光催化制氢效率。扩渗温度增加,膜层发生由非晶相到锐钛矿再到金红石的相变,碳化物吸附量逐渐减少。并且不同二氧化钛晶型对碳的吸附能力不同,非晶相>锐钛矿相>金红石相。优化条件下,扩渗温度为600°C时,甲酰胺渗剂下得到的碳修饰TiO2纳米管阵列的光催化产氢速率为22.40μmol/h。　　通过溶剂热法制备了 TiO2纳米管阵列负载硫化铟锌系固溶体,研究表明TiO2纳米管阵列与 ZnS-In2S3和 ZnS-In2S3-Ag2S硫化物固溶体之间存在界面键合作用:TiO2纳米管阵列与 ZnS-In2S3界面间是通过固溶体阳离子键合生成Zn-O-Ti和 In-O-Ti键,而 ZnS-In2S3-Ag2S固溶体与 TiO2纳米管界面之间通过固溶体阴离子键合生成S-Ti-O键。界面键合作用有利于载流子传输,在光催化制氢过程中可以发挥硫化物固溶体与TiO2纳米管的协同作用,提高了光催化产氢效率,在优化条件下,其产氢速率可达25.02μmol/h。三元硫化物固溶体与TiO2纳米管阵列通过固溶体阴离子键合,其吸收边红移大,光催化效果好于二元固溶体负载。因此进一步利用Cu2+、Ni2+代替Ag+,与ZnS-In2S3制备三元固溶体,研究发现在固溶体与 TiO2纳米管界面之间同样存在 S-Ti-O键,但是相同摩尔量的不同离子与 In2S3-ZnS形成的固溶体的吸收带边红移程度不同,其顺序为Cu2+>Ag+>Ni2+。　　利用 TiO2纳米管阵列做载体,通过水热法负载锌镉硫化物,研究了不同Zn、Cd投料比与锌镉硫化物薄膜的结构、组成、光吸收性质和光催化制氢活性的关系。锌镉硫化物在TiO2纳米管阵列表面表现出多级微球结构,具有较大的比表面积。改变 Zn、Cd投料比可在一定范围内调整光催化剂的禁带宽度,实现了半导体薄膜材料的能带调控。光催化制氢实验表明,Zn:Cd投料比为5:1时膜光催化剂的产氢速率最高,可达42.24μmol/h。