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利用微弧氧化( micro-arc oxidation, MAO)技术在Ti表面直接制备的TiO2薄膜具有膜层均一、比表面积大、与基体结合力强和经久耐用等特点，在光催化领域受到越来越多的关注与应用。本研究利用离子渗氮+微弧氧化复合技术在Ti表面制备出了具有高取代型氮（N）含量掺杂的TiO2薄膜。与普通的TiO2薄膜相比，该TiO2-xNx薄膜的紫外-可见漫反射谱显示了明显的红移，禁带宽度减小到2.6 eV，具有更高的光生载流子浓度和更强的光催化活性。另外，HRTEM观察发现由MAO制备的TiO2薄膜的微结构从表至内呈梯度变化，表面为一层厚度约20 nm的非晶态TiO2膜；然后是非晶态TiO2与锐钛矿和少量金红石TiO2的混合区，TiO2晶粒直径约为12 nm左右；内部基体为晶粒直径约20 nm的锐钛矿TiO2组织。当将TiO2薄膜进行450°C热处理后，表面的非晶态TiO2被晶化成锐钛矿纳米晶粒，并且其光催化效率比原始样品提高了2倍以上。