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TiO2纳米管阵列（TiO2 NTAs）因其具有独特的化学和物理性能,如高度有序的结构、良好的化学稳定性、高比表面积和优异的耐腐蚀性,成为环境能源领域广泛研究的光催化材料之一。但是,TiO2低可见光利用率和高光生电子-空穴的复合率依然限制其实际应用。为提高TiO2纳米管催化剂对可见光的利用率,对其表面修饰改性成为目前研究的焦点。本文首先利用简单的水热法合成了SrTiO3和TiO2复合纳米管,有效的提高了光生电子-空穴的分离与输运速率;然后通过高温熔融铝还原的手段在Sr TiO3/TiO2复合纳米管中引入Ti3+掺杂,成功的将TiO2NTAs的光响应范围拓展到了可见光区,提高了太阳光利用率。此外,通过改变水热反应条件,制备得到了形貌均一的纳米立方体SrTiO3和TiO2的异质结纳米管阵列,利用SrTiO3立方体和TiO2形成的异质结构有效的改善并降低了光生电子-空穴的复合率,通过引入Ti3+离子掺杂更进一步拓展了TiO2光吸收范围,并提高了太阳光利用率,具体研究内容如下:（1）SrTiO3/TiO2复合纳米管,采用简单易操作的水热法将TiO2 NTAs置入含有Sr（OH）2的高压反应釜中,加热处理反应若干小时制备得到SrTiO3/TiO2复合纳米管。通过控制水热反应的时间成功调控制备得到了最佳组分的SrTiO3/TiO2复合纳米管,水热反应1.0 h。通过比对纯TiO2 NTAs和SrTiO3复合纳米材料的光电流响应和光催化性能的研究显示,这种特殊的SrTiO3/TiO2复合纳米管具有提高的光电转换和光催化性能。更值得注意的是,当SrTiO3/TiO2经过高温熔融铝还原之后得到的SrTiO3-x/TiO2-x具有较强的可见光吸收。Ti3+自掺杂的SrTiO3-x/TiO2-x复合纳米管光阳极光电流密度达到了0.85 mA·cm-2,是纯的TiO2 NTAs（0.043 mA·cm-2）和SrTiO3/TiO2（0.05 m A·cm-2）的光电流密度的20倍。（2）通过简易的水热反应制备了形貌规整,尺寸均一的纳米立方体SrTiO3/TiO2异质结构纳米管阵列,经过高温熔融铝还原制得了Ti3+双掺杂的SrTiO3-x/TiO2-x异质结构纳米管阵列。通过控制水热反应的时间成功调控制备得到了最佳组分和形貌的SrTiO3-x/TiO2-x异质结,水热反应35 min。通过比对TiO2,TiO2-x、SrTiO3、SrTiO3-x、SrTiO3/TiO2的光电流响应和光电解水氧化产氢性能的研究显示,这种特殊的SrTiO3-x/TiO2-x异质结构具有极大提高的光电转换和光催化性能。更值得注意的是,当SrTiO3/TiO2经过高温熔融铝还原之后得到的SrTiO3-x/TiO2-x具有较强的可见光吸收。Ti3+双掺杂的SrTiO3-x/TiO2-x复合纳米管异质结光阳极光电流密度在偏压为0.6 VSCE时,其光电流密度最高,达到了1.38mA·cm-2,是初始的TiO2 NTAs（0.047 mA·cm-2）和Sr TiO3/TiO2（0.051 mA·cm-2）的30倍左右。正是由于这种独特的异质结构促进了光生电子-空穴的有效分离和输运。Ti3+或氧空位的引入使得SrTiO3-x/TiO2-x光吸收范围拓展到了可见光区,并且这种特殊的异质结构促进了光生电子-空穴的分离和输运速率,极大的提高了SrTiO3-x/TiO2-x可见光光电化学性能。