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纳米TiO2薄膜是一种重要的无机半导体功能材料，具有廉价无毒、抗光腐蚀好、催化活性高、氧化能力强以及稳定性好等特点，在太阳能电池、光催化降解污染物、各种传感器、生物体植入材料等诸多领域有着相当广泛的应用前景，已成为国内外研究的热点。纳米TiO2薄膜的制备方法有溶胶-凝胶法、水热合成法、阳极氧化法、化学气相沉积法、热分解法和磁控溅射法等，由于TiO2纳米管具有更大的比表面积和更强的吸附能力，已受到广泛关注。但为了提高纳米TiO2的光催化活性和寿命，通常可以引入其他物质来进行改性，如：金属离子掺杂、非金属掺杂、贵金属沉积、半导体复合以及有机染料敏化等。常见的有机光敏化剂有：罗丹明、卟啉、叶绿素、曙红、腐殖酸、喹啉、花青素、荧光素和金属酞菁等，其中，金属酞菁因具有优异的热、光和化学稳定性，是提高TiO2的光电转换量子效率的有机敏化剂之一。本论文主要研究了通过贵金属沉积、非金属掺杂以及有机染料敏化等手段对TiO2纳米管进行改性，并通过扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见光吸收以及循环伏安曲线测试对TiO2纳米管和改性后的TiO2纳米管进行了结构和光电性能方面的表征。
本论文通过以纯钛片(99.7％)为基体材料，0.5％(W％)的HF溶液为电解液介质，采用直接恒压阳极氧化法制备了TiO2纳米管阵列。通过扫描电子显微镜(SEM)测得焙烧前的TiO2纳米孔径大约为60nm～85nm，而焙烧后的TiO2纳米孔径略有增加，大约为85nm～120nm。本实验还得出，当焙烧温度高于700℃以上时，TiO2纳米孔状结构消失。
本论文通过在0.5％(W％)的HF电解液中加入尿素，同样采用直接恒压阳极氧化法制备了掺氮TiO2纳米管阵列。通过紫外-可见光吸收谱图分析，虽然焙烧后掺氮的TiO2纳米管降低了未掺氮的TiO2纳米管在紫外光范围内的吸收值，但拓展了TiO2纳米管的光响应范围，增加了其在可见光范围内的吸收性能。
本论文通过固相法制备合成了磺化铁酞菁，沉积-沉淀法制备了金担载的TiO2纳米管，并在暗态和光照条件以及不同pH值下测试了经磺化铁酞菁敏化的TiO2纳米管的循环伏安曲线；同时也测试了经磺化铁酞菁敏化的金担载的TiO2纳米管的循环伏安曲线。
结果表明，在中性和碱性条件下，经磺化铁酞菁敏化的TiO2纳米管在光照条件下的光电性能要优于暗态；而在酸性条件下时，其在暗态条件下的光电性能反而要优于光照条件，其原因可能是H+的大量存在改变了光生电子的传输过程；而在酸性、中性和碱性条件下，经磺化铁酞菁敏化的金担载的TiO2纳米管均无光电响应，其原因可能为由于金掺杂和磺化铁酞菁的敏化抑制了光生电子的传递，其深层原因有待进一步探讨和研究。