针对纳米TiO₂光催化剂光生电荷的复合几率高与可见光利用率低的两个瓶颈因素,本论文探索与研究了采用磷酸、表面活性剂、溴化银改性来提高纳米TiO₂光生电荷的分离状况及可见光利用率的方法。并重点利用表面光伏、光电化学测试和瞬态吸收光谱等技术对所合成的TiO₂基光催化剂的光生电荷分离与复合、传输等动力学行为进行研究,以深入地揭示过程机制。具体内容如下:采用简单的溶液浸渍法实现了磷酸对纳米TiO₂的表面修饰。在氧气存在下,适量磷酸修饰提高了纳米TiO₂的表面光伏响应和光生空穴的寿命,说明了磷酸表面修饰促进了TiO₂光生电子被吸附氧捕获,进而提高了光生电子-空穴的分离效率,这深入地揭示了磷酸修饰提高TiO₂光催化活性的本质原因;磷酸修饰赋予了纳米TiO₂表面在水体系中带有负电荷,延长了光生载流子的寿命,提高了光生电子-空穴的分离效率,这些深入地揭示了磷酸修饰提高纳米TiO₂薄膜电极光电流密度的本质原因。在酸性条件下,实现了适量阳离子表面活性剂CTAB对溶胶水热法合成的纳米TiO₂进行表面修饰,并进一步可使纳米TiO₂从水相中完全转移到有机相中。在表面修饰过程中,Br-担负着桥联的重要角色。适量CTAB表面修饰提高了纳米TiO₂光生电子和空穴的分离效率及其对有机污染物的吸附性能,因而改善了光催化性能。光催化性能的改善也与Br-捕获光生空穴而被氧化成具有较强氧化能力的Br有关。另外,利用表面活性剂修饰的纳米TiO₂,设计合成了非紫外光照射即具有超亲水性能的纳米TiO₂薄膜,这与表面活性剂与有机高分子PEG添加剂相作用而诱导的由TiO₂纳米粒子聚集而成的微米结构隆起的表面结构有关。实现了超亲水性和光催化双功能性的融合。在CTAB酸性条件下通过Br-桥联成功地实现对纳米TiO₂表面修饰基础上,发展了利用类微乳体系实现纳米AgBr与纳米TiO₂复合的可控合成方法。结果表明,与普遍采用的水相体系相比,在类微乳体系下更有利于实现AgBr与TiO₂的有效复合,这显著地提高了AgBr-TiO₂纳米复合体系的光生电荷的分离状况,获得了在可见光下具有较高光催化性能的复合光催化剂。本研究工作为设计合成高性能的TiO₂基光催化剂提供一些可借鉴的方法与思路,为丰富TiO₂光催化技术理论提供一些重要的实验依据。