作为一种n型宽带隙无机半导体材料，二氧化钛纳米管阵列（TiO₂NTs）具有高比表面积、高度有序和可重复利用的特性，在光催化研究中备受关注。然而，受到TiO₂NTs带隙宽、光生电子-空穴复合率高、对水体中的有机污染物吸附能力弱等缺点的制约，TiO₂NTs的实际应用效果不甚理想。目前，大量的研究报道表明，对TiO₂NTs进行离子掺杂、贵金属沉积和半导体修饰等方法可以提高材料对可见光的吸收和光催化效率。本论文采用电化学阳极氧化法制备TiO₂NTs，采用半导体修饰拓宽了TiO₂对可见光的吸收、提高其光电分离效率并降低光电复合效率、利用金属和石墨烯的复合修饰增强TiO₂对有机物的吸附，最终提高光催化降解效率和稳定性，实现了材料的可回收利用。具体研究内容如下：（1）Ag₂O/TiO₂纳米管阵列（Ag₂O/TiO₂NTs）复合材料的制备、表征和光催化性能研究：首先应用脉冲电沉积技术在已晶化的TiO₂NTs的顶部和内部沉积纳米银单质颗粒，然后在氢氧化钠溶液中对Ag/TiO₂NTs电极进行电氧化，得到超细的Ag₂O纳米线网状结构修饰的复合纳米管光催化材料。结果表明，该复合材料可吸收可见光，Ag₂O纳米线彼此连接构成通达的网状结构，提高了光生载流子的运输效率，因而模拟太阳光照下能有效降解模拟废水溶液中的酸性橙7（AO7）。（2）Zn_xCd_1-xS/TiO₂纳米管阵列(Zn_xCd_1-xS/TiO₂NTs)复合材料的制备、表征和光催化性能研究：通过循环伏安电沉积的方法制备出了Zn_xCd_1-xS纳米颗粒修饰的TiO₂NTs复合材料，并研究了不同Zn/Cd比对光催化性能的影响。相比于TiO₂NTs， Zn_xCd_1-xS/TiO₂NTs具有更显著的可见光吸收和光催化性能。另外，当Zn/Cd=1/3时，该复合材料对模拟水溶液中的亚甲基蓝（MB）光催化降解效率最高，相对CdS修饰的TiO₂NTs复合材料，稳定性也得到大大提高。（3）Au/RGO/TiO₂纳米管阵列（Au/RGO/TiO₂NTs）复合材料的制备、表征及光催化性能研究：通过一种简单的一步恒电位沉积的方法制备Au/RGO/TiO₂NTs复合材料，和纳米Au颗粒修饰TiO₂NTs（Au/TiO₂NTs）,电沉积还原修饰的石墨烯（RGO/TiO₂NTs）和未修饰的TiO₂NTs相比, Au/RGO/TiO₂NTs复合材料在模拟太阳光照射下对甲基橙（MO）的降解效率高达100%。结果显示，纳米金颗粒和石墨烯薄膜的修饰不但提高了复合材料的光催化性能，同时也提高了复合材料的稳定性，实现了材料的重复利用。