随着经济全球化和工业化的不断发展,环境污染和能源危机逐渐成为制约人类社会发展的重要问题。根据资料显示,2014年我国污水的排放总量高达716亿吨,用来维护处理废水的设备的成本达到660亿,其中整个纺织印染服装占了 220亿,严重阻碍了社会经济的发展。我国作为世界纺织印染行业的第一大国,每年生产近七十万吨的各种染料,其中的部分染料与环境混合,严重威胁了我国的生态环境。因此,为维护生态平衡实现绿色经济,积极开展水体污染防治十分必要。为了缓解上述问题,研究者们发展了众多的方法,其中光催化降解污染物成为环保领域的一个重要的发展方向。Ti02纳米管阵列(TiO2 NTAs)是一种优异的光电催化半导体材料,因其有独特的轴向几何结构,因此在催化反应中能够提供更多的反应活性位点和电荷传输通道,同时在形成异质结的相互作用中,可以大大减少电子的损失。然而由于Ti02本身禁带宽度及自身化学性质问题,导致其只能吸收紫外光而无可见光相应并且电催化分解水活性较差。为了解决此关键性科学问题,本文利用典型的二维层状窄带隙半导体材料MoS2作为改性材料,从机理出发设计MoS2/TiO2复合电极,极大的提高了 TiO2的光响应范围和复合电极光/电催化的活性位点,同时二者之间的异质结作用促进了电荷空穴对的有效分离及电子传输,以上优势使得MoS2/TiO2纳米管阵列复合电极在光催化降解污染物,表面增强拉曼以及电催化分解水方面有着显著的效果,主要研究如下:(1)采用一步电化学剥离和电泳沉积的方法,制备MoS2量子点(QDs)/TiO2纳米管阵列复合材料,考察了复合电极的光电性能、电催化分解水以及光催化处理污染物的能力。结果表明,相比于单一的TiO2 NTAs,负载有MoS2 QDs的复合电极表现出更强的光/电催化性能以及光电转换效率。(2)结合水热法和循环伏安法设计了 Pt/MoS2纳米片阵列/TiO2纳米管阵列复合结构。通过能量色散X射线光谱、X射线光电子谱图以及扫描电子显微镜分析结果说明,富硫MoS2纳米片阵列有够有效的将Pt颗粒铆钉在边缘位点。同时莫特-肖特基结测试结果说明,p型半导体MoS2与n型半导体TiO2异质结的形成极大的促进了电荷传输及电荷浓度。结果表明SERS增强因子为2.1×1O5,在可见光照射下,光催化降解效率相比于其他TiO2 NT As材料有更加突出的增强作用。本文通过采用不同的方法利用窄带隙半导体材料MoS2修饰TiO2纳米管阵列,极大地改善了 TiO2基纳米复合物的性能,尤其是光/电催化和光电转换性能。同时,制备的复合电极在生物传感,能源转换等领域仍具有潜在的实用价值。