多孔二氧化钛薄膜因其在太阳能电池及污水治理等方面具有诸多优点，从而受到人们越来越多的关注，如何制备高活性的多孔薄膜成为当今研究的热点。本文探索了一种以微生物为模板，结合溶胶-凝胶技术，制备具有多级次结构纳米TiO₂薄膜的方法。利用可见光或紫外光对亚甲基蓝或甲基橙溶液的光催化降解及羟基自由基产生的效率来评价薄膜的光催化活性，通过场发射扫描电镜（FE-SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X-射线粉末衍射（XRD）、接触角测量（Contact anglemeasurement）、紫外-可见透射光谱（UV-visible spectroscopy）等仪器研究其内部结构及表面形貌。本论文实验系统地研究了焙烧时间、钛溶胶与微生物模板加入比例、薄膜厚度、Au（Ag）等贵金属的掺杂量等参数的变化对薄膜光催化活性的影响。结果表明：微生物模板法成功制备了具有多级次结构的纳米TiO₂薄膜。微生物模板的加入提高了薄膜的光吸收效果。该法制备的TiO₂多孔薄膜在相同条件下对亚甲基蓝或甲基橙的光催化降解活性优于P25薄膜及普通TiO₂薄膜，而且多孔TiO₂薄膜羟基自由基的产生效率也明显优于普通TiO₂薄膜；焙烧时间、钛溶胶与微生物模板加入比例及薄膜厚度对光催化活性的影响不明显。同时还探索了以鞭毛为模板制备TiO₂/Au（Ag）/TiO₂夹心结构的复合薄膜。实验发现该薄膜的夹心结构起到了稳定金属纳米颗粒的作用，催化剂在可见光下催化降解甲基橙的活性随着Au（Ag）掺杂量的增加而提高，但紫外光催化活性影响不明显。通过本研究工作表明：微生物模板法制备的具有多级次孔洞结构的TiO₂薄膜以及TiO₂/Au（Ag）/TiO₂夹心结构的复合薄膜；由于其具有特殊的多级次结构，能够对光进行多重散射，从而提高太阳光利用率。该制备方法为TiO₂薄膜在提高光利用率方面提供了一条可行的途径。