社会的发展给人类生活带来了巨大的便利,但同时也使得自然资源被过度开采利用,导致我们的生活环境日益恶劣。人们在创造美好生活的同时也在破坏我们赖以生存的家园。环境污染、能源匮乏等问题是当今世界的热门话题,为解决这个问题,几十年来科学家们一直在不断的探索。许多环境友好型的新材料也相继诞生,二氧化钛便是其中一种。二氧化钛具有在常温下光催化杀菌、降解有机污染物等优势,并且不会产生二次污染。自从科学家Fujishima和Honda发现了二氧化钛可以光催化分解水以来,有众多学者投入到二氧化钛的研究队伍当中来。如今,二氧化钛已经在光催化降解污染物、抗菌、大气净化,光电化学,太阳能电池等众多领域有了重要的应用。诸多学者在过去的研究中,将大部分精力应用于对二氧化钛薄膜的改性,使其吸收峰红移,而忽略了一次透射或反射光并不能充分的利用这个问题。本论文中提出一种创新性的方法以提高二氧化钛薄膜对光的吸收量从而提升光催化效率。表面微图形结构化然后再负载钛氧系薄膜可以和诸多薄膜改性的方法复合使用,可以进一步的提升对太阳光的吸收利用。本文中对μPG501直写光刻机和离子束刻蚀工艺做了深入的探索,并摸索出一套有效的光刻工艺流程、光刻机调试方法以及离子束刻蚀高效复制图形的工艺。本文选用SUN-125PSS型正性光刻胶,在3000 rpm旋涂时膜厚为2.5 μ m,并且对应于直写光刻的最佳工艺为Energy=56ms、Defoc=5; LSK150型离子束刻蚀机在屏压500V、束流100mA时刻蚀速率:玻璃9.6nm/min,石英11.7nm/min,硅片14.9nm/min,碳钢20.4 nm/min。离子束刻蚀速率与束流大小成正比;屏压越大刻蚀速率越快,但无明显的线性关系。表面互补微图形化的钛氧膜在光催化性能上有明显的提升,相较于平整表面薄膜提升了 47%。并且互补图形的降解曲线基本趋于一致。这说明表面微图形结构化的确能够增强钛氧膜的光催化性能,证明了本文最初的构想。通过一系列的退火实验得出在400℃、2h时单极性电源磁控溅射制备的钛氧薄膜光催化活性最高。通过对多种表面微图形钛氧膜的光降解实验对比,可以看出光栅结构中短周期光栅其光催化效率要高于长周期光栅,高大约20%;四棱柱结构化图形的光催化效率最好,相比较于长周期光栅图形提高了 58.9%、比短周期光栅提高32.4%;六棱柱结构化图形由于复制的图形严重变形导致其光催化效率低于四棱柱图形。通过比较光催化效率得出:图形一样周期不同的图形,周期越短其光催化效率越高;周期相同的图形,结构越复杂,光催化效率也会随之增高。具有微图形结构的薄膜的抗菌性能与光催化结果类似,抗菌率是随图形的复杂程度而上升的。