光催化技术作为绿色化学工艺,用于降解环境中持久性有机污染物已经成为人们研究的热点。TiO₂作为其中最有代表性和实用前景的光催化剂,尤其是TiO₂纳米管阵列,因其具有阵列结构有序、比表面积大以及电荷传递性能佳等特点,引起了大批研究人员的极大关注。然而,由于其只能激发波长小于387 nm的紫外光,对太阳光利用率较低,并且,TiO₂受光照激发产生的电荷与空穴在晶体内部很容易重新复合,因而降低了其量子效率。以上问题制约了TiO₂在实际中的应用。本论文针对上述问题,制备了一系列TiO₂纳米管阵列,采用半导体复合方法对其进行了改性,旨在显著提高TiO₂可见光利用率,改善其量子效率和光催化性能,为TiO₂的实际应用提供基础性支持。本论文主要研究内容与结果如下:（1）以钛片为基底,利用阳极氧化法,在乙二醇/氟化铵/水配制的电解液中,通过改变电解液含水量、阳极氧化加压方式以及阳极氧化时间等工艺参数,制备出一系列TiO₂纳米管阵列。借助扫描电镜（SEM）、X射线电子衍射（XRD）以及电化学表征等手段,对其形貌、结构和光学特性进行了分析。用亚甲基蓝（MB）溶液模拟染料废水,考察了不同工艺条件下制备的TiO₂纳米管阵列电极对水中MB的光电催化性能。结果表明,TiO₂纳米管阵列的最优化制备条件为:电解液中去离子水体积分数为2%,阳极氧化过程中以0.1 V/S的升压速率加压到60 V,反应时间为0.5 h。在此条件下,所得材料在形貌上具有完整的有序阵列结构,纳米管排列紧密。且在模拟太阳光条件下,所得材料对水中亚甲基蓝的光电催化降解活性最高,经过120 min的光电催化降解过程,MB的降解率可达25%。（2）采取水热法结合阳极氧化法制备出MoO₃/TiO₂纳米管阵列电极。通过改变水热反应时间,调控MoO₃颗粒在TiO₂纳米管阵列中的负载量。对制备的MoO₃/TiO₂纳米管阵列电极进行了光电化学测试,结果显示,在可见光照射条件下,MoO₃/TiO₂纳米管阵列电极呈现出明显的光电流响应,与纯TiO₂纳米管阵列电极相比,电荷传递速率显著提高。在相同条件下,当水热反应时间为6 h时,MoO₃/TiO₂纳米管阵列电极在模拟太阳光照射条件下对亚甲基蓝的光电催化降解性能比纯TiO₂纳米管阵列电极有显著改善,其光催化降解效率是纯TiO₂纳米管阵列电极的1.42倍。（3）采用阳极氧化法结合化学浸渍法和水热法制备了Ag₃PO₄/MoO₃/TiO₂复合电极。该复合电极仍保留高度有序的阵列结构,管口也没有出现堵塞。在可见光条件下,经过纳米级Ag3PO4和MoO₃负载的TiO₂纳米管阵列电极,光吸收能力明显增强。与纯TiO₂纳米管阵列电极相比,其光电流响应特性更强。在模拟太阳光条件下,光电催化反应时间为120 min时,Ag₃PO₄/MoO₃/TiO₂复合电极对抗生素磺胺噻唑（ST）的降解率达到98.9%。在相同条件下,与纯TiO₂纳米管阵列电极和MoO₃/TiO₂纳米管阵列电极对ST的降解效率（分别为31.8%和71.75%）相比,Ag₃PO₄/MoO₃/TiO₂复合电极对ST的降解效率分别提高了3.11倍和1.38倍。通过自由基的络合实验,考察了催化剂在降解污染物过程中的催化机理,发现空穴和羟基自由基对MB的光电催化降解过程起了重要作用。此外,经过五次重复催化降解实验,Ag₃PO₄/MoO₃/TiO₂复合电极的光催化降解能力没有显著降低,表明该催化剂具有良好的稳定性和重复利用性。