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目前，光催化领域中锐钛矿相(anatase)二氧化钛(TiO2)是最为普遍和效率较高的半导体光催化剂。因其具有优良的物理化学性质和光电性能，倍受各国科研工作者的关注。然而，锐钛矿相TiO2光催化效率受限于光生电子与空穴的高复合率和较大的带隙能(3.2eV)，只能被紫外光(λ<380nm)激发。因此，开发具有高量子效率和良好的可见光响应的TiO2光催化剂仍是一项迫切而重要的研究使命。 在本论文中，通过晶面调控、过渡金属掺杂与半导体复合等途径促进TiO2光生电子-空穴的分离和拓宽其光响应范围。借助X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、X射线光电子能谱(XPS)、荧光光谱(PL)和光电化学等手段，对催化剂的晶相结构、形貌、光吸收性能、表面化学状态、光生载流子的分离效率等进行了研究分析，本论文主要包括以下三个部分: 1、具有高活性(001)面的锐钛矿TiO2微球的合成及其光催化性能的研究。在酸性条件下以四氟化钛为前驱体通过简单的水热法制得不同形貌的(001)面暴露率不同的锐钛矿TiO2晶体。同时探究了不同F:Ti摩尔比、反应时间和反应温度对TiO2形貌和(001)面暴露率的影响，并在此基础上探讨了其生长机理。对不同F与Ti摩尔比(RF)条件下得到的TiO2的光催化降解酸性红染料的效果进行了研究，结果表明RF=4时样品的光催化活性最高，即(001)面的暴露率越高，样品的光催化活性越好。 2、具有高活性(001)晶面的Cr掺杂TiO2(Cr-TiO2-(001))微球的制备及其光催化性能研究。在酸性条件下以四氟化钛为前驱体，九水合硝酸铬(Cr(NO3)3?9H2O)为Cr源，采用一步水热法合成具有较高(001)晶面裸露率的锐钛矿相Cr-TiO2-(001)微球，掺杂量为0.5％-5%。结果表明，Cr3+离子进入TiO2晶格，在TiO2禁带中引入掺杂能级，形成了Cr3＋→Ti4＋电荷转移跃迁，将 TiO2的光响应范围拓宽到了可见光区。少量的铬离子掺入晶格有利于形成规整平滑的高活性(001)晶面。在可见光(λ≥420nm)照射下，以降解酸性红染料为探针反应来探究Cr-TiO2-(001)微球的光催化活性，研究表明，当Cr的掺杂量为2%时光催化活性最高，且具有(001)晶面的Cr-TiO2-(001)微球的催化效率明显优于普通的Cr-TiO2颗粒。 3、CdS负载具有高活性(001)晶面的TiO2(CdS/TiO2-(001))微球的制备及其光分解水制氢活性研究。首先通过简单地水热处理TiF4-HCl-H2O的混合溶液制备出具有裸露(001)晶面的TiO2微球，再利用化学浴沉积法将CdS纳米颗粒负载在TiO2微球表面。所得样品的性能通过在可见光(λ≥420nm)照射下，以乳酸作为牺牲剂的光分解水制氢活性来评价。结果表明纯的TiO2微球不具有可见光分解水制氢的活性。经过CdS纳米颗粒的沉积处理后，样品在可见光照射下的光分解水制氢活性得到显著提高。CdS/TiO2-(001)微球的可见光分解水制氢效率明显优于普通CdS/TiO2颗粒。光电流测试表明，裸露的(001)面有利于光生电子从CdS转移到TiO2微球表面，光生电子-空穴得到有效的分离，从而促使CdS/TiO2-(001)微球的光催化活性显著提高。