二氧化钛与其他半导体相比,是一种良好的、具有发展前景的光催化材料。在光催化领域,TiO₂广泛地应用于光催化降解有机物、光催化产氢等场景,但二氧化钛作为光催化材料存在两点明显不足:首先,二氧化钛的禁带较宽,只能吸收紫外光,对可见光基本没有响应;另外光生电子空穴对复合速率较快,光生载流子利用效率较低。针对其存在的问题,人们希望可以通过修饰或掺杂改性提高二氧化钛光催化剂的活性,扩展其光响应范围至可见光波段。在本文中,我们采用了阳极氧化法制备出的TiO₂纳米管阵列结构,具有排列整齐、高度有序等特点,并且在后续实验中被用作为一种“纳米反应器”去引入杂质来修饰或掺杂。在改性纳米管的工艺过程中,一方面利用金属氧化物修饰TiO₂纳米管,即采取纳米管盛装金属盐溶液再利用热分解法制备的方法,该方法能够制备出良好的纳米管异质结构薄膜,并且通过表征测试以及光催化结果分析得到其制备方法的可行性和光催化的效果,紫外光辐射不同前驱液以及浓度条件下,ZnO/TiO₂异质结构薄膜、CeO₂/TiO₂异质结构薄膜可降解甲基橙最优值分别约为55%、17%,而可见光下,Cu₂O/TiO₂异质结构薄膜可降解甲基橙最优值约为15%。另一方面,本文还提出了铁离子掺杂TiO₂纳米管的新型制备方式,即利用含Fe³⁺盐溶液低温诱导TiO₂直接结晶,制备Fe³⁺掺杂的TiO₂纳米管,该方法比较新颖且通过多次试验得出低温诱导结晶的条件与制备流程,通过表征及测试得出了Fe³⁺掺杂后紫外光下光催化效果有所提升,即0.2mol/L的Fe³⁺掺杂的TiO₂纳米管的光催化活性较为良好,对紫外光或者可见光的响应较强并且在可见光下拓展了TiO₂的光响应范围,具有良好的光催化结果。