基于现在化石燃料的过度使用对地球生物的消极影响,寻找可替代的可持续能源刻不容缓。光催化产氢作为一种不产生CO2的可持续能源被认为是一种缓解该处境的可行方法。TiO₂虽然是最早开始应用于光催化的材料之一,但其仍然在发展中,也具有很大的发展空间。黑色TiO₂的发现便是有利的证据,相比于未改性的TiO₂,它不仅具有更窄的禁带宽度,还有其他优异的性能（取决于制备方法）。因此,本课题的焦点是通过表面改性进一步改善TiO₂的光催化性能。本课题通过两次表面修饰对锐钛矿型TiO₂进行改性-在锐钛矿型TiO₂上生长黑色TiO₂和随后在黑色TiO₂/锐钛矿型TiO₂上沉积金纳米颗粒。由于原子层沉积法的高度可控却简单的特点,本课题采用的制备方法为原子层沉积法。本课题成功地制备出了无定形态黑色TiO₂,且发现通过改变原子层沉积的参数可以调控黑色TiO₂的紫外可见光吸收,另外,制备出的黑色TiO₂/锐钛矿型TiO₂存在Ti3+和羟基。我们以Na OH为沉淀剂采用沉积沉淀法在黑色TiO₂/锐钛矿型TiO₂的表面沉积金纳米颗粒。通过表征发现,黑色TiO₂/锐钛矿型TiO₂上沉积的金纳米颗粒尺寸受到掺金量的影响。不仅如此,对于不同的黑色TiO₂厚度,黑色TiO₂/锐钛矿型TiO₂的光催化产氢量有所不同,通过调控黑色TiO₂厚度,黑色TiO₂/锐钛矿型TiO₂的光催化产氢率可达未改性的锐钛矿型TiO₂的14倍左右,这表明通过原子层沉积法对黑色TiO₂的厚度的控制可对黑色TiO₂/锐钛矿型TiO₂中所含缺陷含量进行调控,并获得具有合适的缺陷含量的黑色TiO₂/锐钛矿型TiO₂。另外,Au-黑色TiO₂/锐钛矿型TiO₂的掺金量也会对其光催化产氢活性有所影响。通过对掺金量的调控,其光催化产氢率可达未改性的锐钛矿型TiO₂的17倍,黑色TiO₂/锐钛矿型TiO₂的1.2倍。