纳米TiO2是一种重要的无机功能材料，在光催化降解大气和水中的污染物、染料敏化太阳能电池、气敏传感器、光解水制氢等方面有着广阔的应用前景。但是，TiO2必须在高能量的紫外光下才能被激发，这就给TiO2的实际应用带来了很大的困难。另外，TiO2作为光催化剂存在半导体载流子复合率高，量子效率低等缺点，也限制了它的应用。与其它形态的TiO2相比，TiO2纳米管阵列具有更大的比表面积、更强的吸附能力、高效的电子传输通道，通过改性TiO2纳米管阵列有望在提高TiO2已有性能的同时，获得新的功能特性。　　 本文通过查阅文献资料，在前人研究的基础上，围绕TiO2阵列膜电极的修饰和掺杂展开研究，成功地提高了TiO2的光电性能。主要工作及结果如下：　　 1.用低温熔盐-电镀法在钛基体上沉积一层Cu-Ti合金膜，再通过阳极氧化法得到Cu-Ti-O纳米管膜电极，研究结果表明：（1）熔盐法中Cu2+可以诱导Ti（Ⅳ）发生诱导共沉积。（2）熔盐Cu2+-Ti4+中随着Ti4+含量的增大，有利于Cu（Ⅱ）诱导Ti（Ⅳ）发生诱导共沉积，得到的产品Cu含量增加。（3）Cu-Ti-O纳米管膜电极与TiO2阵列膜电极相比，能够明显提高光电转换效率，当熔盐中Cu2+-Ti4+比为3:8时，所制Cu-Ti-O纳米管膜电极的光电流密度在紫外光和模拟太阳光照射下，分别提高了9.3倍和21倍。（4）Cu-Ti-O纳米管膜电极与TiO2阵列膜电极相比，在可见光区存在明显的吸收。　　 2.使用新方法，制备出一种不同于文献报道的铜氧化物/TiO2复合材料电极。首先在一定的条件下通过阳极氧化得到了直径大约为100nm，管壁厚约为20纳米的TiO2纳米管阵列，然后将Cu电沉积到TiO2纳米管阵列中，得到Cu/TiO2复合材料，接着在空气中600℃热处理6小时，因Cu元素离子半径与Ti相近，使得Cu可能进入TiO2晶格中，故可得到铜氧化物/TiO2复合材料。通过材料的荧光分析和光电流测试，分析材料在光照条件下电子和空穴的分离程度，结果表明：（1）TiO2纳米管阵列膜电极在CuSO4溶液中的循环伏安曲线有明显的还原峰，表明Cu可以沉积在TiO2纳米管阵列电极中。（2）修饰铜的最佳条件是在-0.45V（vs.Ag/AgCl）、恒压电沉积200s，在紫外光和氙灯光源激发下光电流密度可分别提高约6倍和8.6倍。（3）当电沉积时间大于200s时，铜覆盖TiO2纳米管阵列电极表面，则会增加电子-空穴复合的数目，使光电流下降，而且光生电子和空穴需经过较长时间才能迁移到表面，这样e-/h+复合机率就大，光电流密度降低。（4）铜氧化物仅沉积在纳米管阵列TiO2孔道中时不仅将纳米管的光响应范围扩展到可见区，而且还提高了光生电子-空穴的分离效率。　　 3.通过阳极氧化法制备出TiO2纳米管阵列并进行表面修饰得到Bi2O3或BiOI修饰的TiO2纳米管阵列电极，以提高其光电性能。并用场发射扫描电镜观察修饰后TiO2纳米管的表面形貌，XRD分析修饰后TiO2纳米管的晶体结构，荧光光谱分析修饰后TiO2纳米管电子-空穴的分离情况，研究Bi2O3或BiOI修饰的TiO2纳米管阵列电极的光电性能。研究结果表明：（1）铋氧化物修饰TiO2纳米管电极材料提高了光生电子-空穴的分离效率，所修饰的TiO2电极材料的光电流有了显著的提高。（2）当修饰的铋氧化物量过多时，阻碍了电子和空穴向表面的传递，TiO2表面铋氧化物成为电荷载流子的复合中心，导致光电流密度降低。（3）修饰时用合适浓度的CMC作为分散剂和粘结剂，有利于铋离子进入TiO2纳米管阵列电极。而CMC浓度过高时，由于粘度过高，反而不利于铋离子进入TiO2纳米管阵列电极。（4）用合适的量铋氧化物修饰TiO2，光生电子产生于铋氧化物并迁移到TiO2表面，所需的激发光频率变低，从而使复合纳米材料在可见区域的光学吸收有明显的增强（5）铋氧化物的修饰对TiO2的晶型转换起到一定的抑制作用，使TiO2从锐钛矿型向金红石型转变的相变温度升高。