二氧化钛（TiO₂）作为一种半导体材料以其低成本、耐腐蚀、良好的稳定性以及独特的光学、电学性质在众多的半导体氧化物中脱颖而出,在催化、光电转换、涂料、气敏、药物释放等领域显示出重要的应用价值,成为研究热点。但是TiO₂禁带较宽,量子产率低,这些特性严重的阻碍了TiO₂进一步的应用。研究发现,通过用不同能带隙的半导体材料与TiO₂半导体进行复合形成异质结结构是提高TiO₂光化学性能的重要手段,利用不同半导体复合TiO₂可提高其光生载流子的分离,拓展其光谱响应的区域以达到提高催化剂活性,以及提高其利用太阳能效率的目的。另一方面,对TiO₂的细胞毒性,即其生物相容性目前有不同的报道,这对纳米TiO₂的工业化生产可能引起环境安全性存在疑虑,而且关于纳米TiO₂异质结的细胞毒性也鲜有报告。因此本论文基于最新的研究成果,首先合成了TiO₂量子点,对其生物相容性进行了评价,接着通过简便的合成方法对TiO₂进行多种金属硫化物掺杂杂化,形成纳米异质结来达到修饰TiO₂的目的。对合成产物首先进行X射线粉末衍射（XRD）、场发射扫描电镜（FESEM）、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱分析（XPS）、N₂吸附-脱附、热重-差热分析（TG-DSC）、紫外可见吸收（Uv-vis）以及荧光等表征测试,并对它们进行相关应用方面的性能测试。主要研究内容包括以下几个方面:（1）可控合成了锐钛矿型TiO₂量子点并对其进行相关表征和光催化性能及其生物学性能测试。首先采用溶胶-凝胶方法可控合成其前驱体,再利用程序升温可控合成锐钛矿型TiO₂量子点。结果显示,其晶型为锐钛矿型,粒子尺寸为8.7 nm左右,在紫外区对光有强吸收。同时也研究了其光催化性能和细胞毒性:TiO₂量子点对罗丹明B（RhB,10 mg/mL）90 min基本降解完全、对甲基橙（MO,10 mg/mL）50 min基本降解完全,对亚甲基蓝（MB,20 mg/mL）80 min基本降解完全,且对人宫颈癌细胞（Hela）和肝细胞（3A）细胞具有较好的生物相容性。（2）可控合成了TiO₂-CdS异质结并对其进行相关表征和光催化、生物学性能研究。首先采用溶胶-凝胶方法可控合成其前驱体,再利用程序升温可控合成TiO₂-CdS复合物。结果显示,TiO₂-CdS复合物中TiO₂为锐钛矿型,CdS为硫镉矿型,形貌为1μm左右的具有介孔结构的微球,平均孔径为12 nm,比表面积为60.79 m2/g,吸光区域由紫外区拓展到可见光区,且吸光强度变大。同时也研究了其光催化性能和蛋白检测性能。结果表明,对RhB具有很好的光催化作用,50 min RhB基本降解完全,相对于纯TiO₂具有较好的光催化性能;MTT测试结果表明,合成的样品具有很好的生物相容性,而且可以选择性检测胰蛋白酶（Trypsin）。（3）可控合成了TiO₂-Ag₂S异质结并对其进行相关表征、光催化性能测试和生物学性能测试。首先采用溶胶-凝胶方法可控合成其前驱体,再利用程序升温可控合成TiO₂-Ag₂S复合物。结果显示,TiO₂-Ag₂S中TiO₂晶型为锐钛矿型,Ag₂S属于螺状硫银矿晶体,粒子尺寸为6 nm左右,吸光区域由紫外区拓展到可见光区。同时也研究了其光催化性能,100 min对Rh B基本降解完全,对刚果红（CR,20 mg/mL）降解率达到90%,对MB降解率达到61%,表现出一定的光催化性能,同时MTT测试结果显示具有生物相容性。（4）可控合成了TiO₂-CuS异质结并对其进行相关表征、光催化性能测试和生物学性能测试。首先采用溶胶-凝胶方法可控合成其前驱体,再利用程序升温可控合成TiO₂-CuS复合物。表征结果显示,TiO₂-CuS中TiO₂晶型为锐钛矿型,CuS属于硫铜矿,粒子尺寸为5 nm左右,吸光区域由紫外区拓展到可见光区。同时也研究了其光催化性能,120 min对Rh B降解40%,同时MTT测试结果显示具有生物相容性。