TiO₂的化学性质比较稳定且成本低、无毒，使它成为最有应用潜力的一种光催化剂。纳米技术的出现为TiO₂的光催化领域注入了新的活力，纳米TiO₂具有明显的表面效应和量子尺寸效应，从而使其在光作用下有更强的氧化-还原能力。为了提高光催化剂的催化性能，使其能够充分利用太阳光，各种新型的光催化材料不断被研制出来。目前阶段研究的半导体催化剂除了TiO₂的改性催化剂外，其他的还有氧氮化物、硫化物、钛酸盐、铌酸盐等，但从成本和稳定性来说，光催化剂以TiO₂应用最广。本文采用直流磁控溅射法在普通载波片衬底上制备了TiO₂薄膜。通过改变工艺参数，在不同氧分压下制备了TiO₂薄膜。利用双靶共溅射的方法，对TiO₂薄膜进行了金属离子的掺杂。研究了氧分压对薄膜表面形貌、化学组分和光吸收性能的影响，以及不同金属离子掺杂对TiO₂薄膜的表面形貌、晶体结构和光催化特性的影响。研究发现，随着氧分压的增大，TiO₂薄膜表面颗粒逐渐增大；结晶质量得到改善；有利于薄膜锐钛矿相的生长；300 nm处的本征吸收峰强度逐渐减弱，330nm～465nm范围内吸收逐渐增强，在465nm后吸收逐渐减弱；薄膜对甲基橙溶液的降解率逐渐降低。金属离子的掺入对TiO₂薄膜性能的影响表现在：改善薄膜的表面形貌；有利于薄膜中锐钛矿相的生长；提高了薄膜的光吸收性能和光催化能力。