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在半导体光催化材料中,TiO2纳米管阵列薄膜由于其光催化性能好、无毒、化学稳定性好且具有独特的管状结构与较大的比表面积而被视为最有效的环境友好光催化剂。然而目前仍存在两个难题制约着TiO2纳米管阵列薄膜光催化材料的应用：（1）量子效率低,光生电子-空穴对在迁移过程中有着较大的复合几率；（2）太阳能利用率低,TiO2的禁带宽度为3.2 eV,只对紫外光部分有响应。所以有效的降低电子-空穴的复合几率以及拓宽TiO2纳米管阵列薄膜的光响应范围是提高其光催化效率的合理途径。本文以阳极氧化TiO2纳米管阵列薄膜为基体,对其进行不同方法的修饰与改性,采用SEM、XRD、XPS、TEM等多种技术手段对样品进行表征,并研究了改性后的TiO2纳米管阵列薄膜的可见光光催化性能。具体研究结果如下：（1）阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列薄膜的过程中,TiO2纳米管的管径与管长随着氧化电压的增大而增大；随着电解液中NH4F浓度的增加,TiO2纳米管管径先增加后减小,而管长增加到一定程度后保持平衡；随着电解液中水含量增加,TiO2纳米管与管之间管间隙变大,管径由124 nm （2vol%）增加到近180nm（10vol%）,而管长则从2 vo1%时的29μm减小到10 vol%时的8.4μm左右。（2）CdS纳米颗粒修饰TiO2纳米管阵列薄膜在可见光（波长>400 nm）下有较高的光催化性能,3h内能将甲基橙溶液几乎全部降解。CdS纳米颗粒在管径和管间距较大的TiO2纳米管阵列薄膜上分布更均匀,光催化性能也更高；前驱体溶液浓度的增加或沉积循环次数的增多,均可导致CdS纳米颗粒在V纳米管阵列薄膜上的沉积量逐渐增加,样品的光催化性能则先增高后降低。（3） CdS/CdSe共修饰TiO2纳米管阵列薄膜在可见光（波长≥400nm）下的光催化性能十分优异,2h对甲基橙降解率达到95.1%,比单纯修饰CdS纳米颗粒或CdSe纳米颗粒的样品光催化性能均有提高。（4）通过固态升华法制备的有机半导体g-C3N4修饰TiO2纳米管阵列薄膜在蓝光（波长460 nm）下展现了较好的光电催化性能。随着前驱体尿素的量的增多,生成的g-C3N4也相应增加,样品的光电催化性能也随之提高。最高光电流密度达到65 μA/cm2,约为纯TiO2纳米管阵列薄膜的10倍。在相对于参比电极0.5 V的偏压下,经过10h的蓝光（波长460nm）照射,样品对甲基蓝的最高降解率达到55%。（5）水热法制备SrTiO3纳米立方晶修饰tiO2纳米管阵列薄膜过程中,随着水热时间的增加,生成的SrTiO3纳米立方晶的尺寸与数量均增大,样品的光电流先增加到最大值而后减小。g-C3N4/SrTiO3共同修饰Ti02纳米管阵列薄膜的光吸收范围拓展到430nm左右的可见光区域,在可见光（波长≥420 nm）下展示了很高的光电流响应,光电流密度高达150μA/cm2,在0.5 V的偏压下对甲基蓝的光电降解率高达82%左右。