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采用磁控溅射离子镀技术制备系列TiO2-ZNO复合薄膜，通过调节溅射靶材电流的大小控制薄膜中Zn/Ti比值。采用SEM，AFM，Raman和XPS表征薄膜的微观结构。以甲基橙作为光催化污染物，薄膜的吸光度和对甲基橙溶液的降解率为依据，研究Zn/Ti对TiO2-ZnO复合薄膜微观结构及光催化性能的影响；以优化出的(TiO2-ZnO)为主体，制备TiO2为顶层的TiO2/(TiO2-ZnO)梯度结构，通过重复性光催化及在5％的HCl、5％的NaOH溶液中浸泡实验，研究顶层TiO2对不同薄膜光催化性能的持久性及稳定性的影响。探讨顶层的厚度、微结构对薄膜光腐蚀的影响机制。
结果表明：TiO2-ZNO异质复合薄膜的光催化性能均好于纯TiO2，但Zn/Ti不同其光催化能力不同。其中，Zn/Ti为1/9.3的薄膜K值为0.13088，是纯TiO2的1.7倍，半衰期t015为其0.7倍。而ZnO提高TiO2-ZnO异质复合薄膜的光催化效率的主要取决于对TiO2微观结构的影响。首先TiO2-ZNO复合薄膜的表面颗粒随Zn/Ti的增加，呈现先减后增的趋势，其大小分别为20～25nm、16～20nm、8～10nm、14～17nm和30～35nm左右，当Zn/Ti为1/9.3时，表面颗粒尺寸最小，颗粒度也最为均匀；随着Zn/Ti的增加，薄膜的表面粗糙度先增后减，其大小分别为1.138Ra、1.670Ra、2.455Ra、1.865Ra和1.461Ra，当Zn/Ti为1/9.3时，复合薄膜的粗糙度最大。但所有TiO2-ZnO复合薄膜的粗糙度均高于纯TiO2；Zn/Ti≤1/9.3时，ZnO的存在能够抑制TiO2从锐钛矿相向金红石相转变，而超过该值以后，ZnO的稳定作用下降；TiO2-ZnO复合薄膜的表面羟基含量均高于纯TiO2膜，且随着Zn/Ti的增加，含量呈现先增后减的趋势，其大小分别为7.15％、12.49％、13.86％、12.53％和10.67％。当Zn/Ti=1/9.3时，复合薄膜的表面羟基含量最大。其次，Zn/Ti与复合薄膜的光响应范围及吸光度呈正相关，但对复合薄膜波长扩展和红移的影响程度不同。Zn/Ti越大，波长和红移的程度越明显，其中，复合薄膜可响应光波的最大波长达到470nm，已进入可见光范围，比纯TiO2增加了约150nm；能隙宽度也由3.30ev变为了2.64ev。
TiO2/(TiO2-ZnO)梯度复合薄膜的光催化效率最佳，其持久性、稳定性和光致亲水性能也好，但TiO2的厚度过大时，影响薄膜降解率的大小。在连续十次紫外光照射降解甲基橙溶液实验中，TiO2、ZnO、TiO2-ZNO及顶层TiO2厚度不同的两种TiO2/(TiO2-ZnO)梯度复合薄膜光降解率的大小和变化不同，其中，薄膜初次光降解率的大小与表面羟基含量成正相关，TiO2/(TiO2-ZnO)(薄)的降解率高达72％，表面羟基含量也最高，达到14.41；两种TiO2/(TiO2-ZnO)梯度薄膜和纯TiO2膜降解率降解率基本都没变。而TiO2-ZnO复合薄膜尽管初次降解率和薄项层的梯度薄膜相近，但十次实验后降解率的降幅达到23％，ZnO薄膜的降幅高达65％。在5％的HCl和NaOH溶液中浸泡24小时后，不同结构膜的透光率变化也不同。TiO2和两种TiO2/(TiO2-ZnO)梯度复合薄膜的透过率变化均未超过2％。而ZnO和TiO2-ZnO膜的透光率分别在腐蚀前后增幅达到47％，46％及15％，22％。在光致亲水性能实验中，TiO2、TiO2-ZnO及两种TiO2/(TiO2-ZnO)梯度复合薄膜均具有超亲水性能，其中接触角分别为9.7°、10°、9°和3°。光照初期润湿角的大小和薄膜表面的表面羟基含量正相关，但随着光照时间的增加，不同于其它接触角一直在减小的规律，无顶层TiO2-ZnO在1.5h后，接触角表现出上升的趋势，在3.5小时接触角达到12°。