TiO₂是一种典型的N型宽禁带半导体材料,在光催化,太阳能电池和表面增强拉曼散射（SERS）领域都具有广泛的应用前景。一维TiO₂纳米线相对于零位的纳米颗粒具有更多优势,例如可以提高对染料分子的吸附特性,制备复合材料时,本身的网络结构也能提高复合材料的稳定性。本论文目的是利用TiO₂纳米线这两个特性,制备出两种分别具有高光催化活性和SERS灵敏度的3D复合材料。第一种是TiO₂-RGO气凝胶,该复合气凝胶既可以发挥TiO₂在光照下的光催化降解的特性,又可以与石墨烯协同,增强光生电子空穴的分离。此外,该3D结构更易于回收,省去了传统半导体光催化试剂繁琐的过滤步骤,大大提高了实用性。通过光催化降解亚甲基蓝的实验证实了该复合材料相对于传统的TiO₂具有更高的光催化降解效率。第二种3D结构是Ag-TiO₂纳米线复合材料。采用改良的水热法制备具有表面缺陷的TiO₂纳米线,然后将TiO₂纳米线溶液分散在硅基板上,再通过磁控溅射法溅射Ag颗粒,实现了Ag颗粒在3D交错的TiO₂纳米线上均匀分布的目的。通过低浓度罗丹明6G（R6G）的拉曼光谱分析,发现该3D结构可检测到10^-19 M浓度的R6G分子,这一结果高于业界报道。此外,我们还发现该基板可以同时对不同种类探针分子溶液实现快速响应。通过紫外光漂白作用,可实现该SERS基板的重复使用。本论文主要分为五章。第一张介绍了纳米材料的定义以及一维TiO₂纳米线的制备过程;第二章主要介绍了石墨烯气凝胶的研究现状和制备过程;第三章介绍了光催化原理;第四章是本论文的重点,阐述了SERS机理以及本论文制备的3D Ag-TiO₂纳米线的SERS效果,并通过各种XRD,SEM,TEM,XPS,PL,Raman,UV-VIS等检测手段重点研究了Ag-TiO₂的SERS机制。第五章为结论。