本文以Na₃PO₄·12H₂O_作为电解液,利用等离子体微弧氧化技术在TA1钛合金材料表面原位生长TiO₂薄膜。研究了微弧氧化过程中电解液浓度、氧化时间和电流密度等工艺条件对TiO₂薄膜相组成、表面形貌及其光催化性能的影响,得到优化的制备工艺条件。在此基础上,对TiO₂进行非金属S、C离子掺杂和过渡金属Ni、Co、Cr离子掺杂,提高光的利用效率。通过X射线衍射（XRD）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis）、扫描电子显微镜（SEM）、和X射线光电子能谱（XPS）等分析方法对上述催化剂的结构、组成和表面形貌等性质进行了表征,并在可见光条件下,考察了TiO₂薄膜的光催化产氢性能。在磷酸盐体系中主要生成锐钛矿相TiO₂,随着氧化时间的延长或者电流密度的提高,膜层中会出现金红石相TiO₂,影响薄膜的光催化性能。微弧氧化过程对膜层的表面形貌有很大的影响,当外加电压过高或过低都会造成膜层表面粗糙,孔尺寸范围在1²μm。紫外光下制氢实验结果表明,优化的工艺条件为:电解液浓度为0.11 mol/l,氧化时间为9 min,电流密度4 A/dm²。基于优化的工艺条件,进一步对TiO₂薄膜进行非金属离子掺杂,拓宽其光响应范围,提高TiO₂的光催化活性。分别采用Na₂SO₃与Na₂S2O₃作为硫源,利用电解液修饰法对TiO₂薄膜进行S离子的掺杂,结果表明:掺杂硫离子后的TiO₂膜层的晶相组成及表面形貌没有产生明显的变化, Na₂S2O₃作为硫源掺杂后TiO₂的吸收边红移效果优于Na₂SO₃作为硫源。电解液中Na₂SO₃的浓度为0.03 mol/L时,产氢速率达到0.279μmol/cm²·h,Na₂S2O₃的浓度为0.01 mol/L时,产氢速率达到0.284μmol/cm²·h。但是电解液中存在的含硫离子超过一定浓度时在微弧氧化过程中会对膜层造成明显的腐蚀。利用电解液修饰法对TiO₂薄膜进行过渡金属离子(Ni²⁺、Co²⁺、Cr³⁺)的掺杂。掺杂Ni²⁺、Co²⁺、Cr³⁺等过渡金属离子对TiO₂膜层的晶相组成及生长有明显的影响,掺杂后TiO₂膜层的吸收边红移效果明显,红移效果按Cr²⁺>Co²⁺>Ni³⁺排列,掺杂Ni²⁺、Co²⁺、Cr³⁺离子后的TiO2薄膜产氢速率得到明显提高,分别达到0.31μmol/ cm²·h,0.333μmol/cm²·h,0.378μmol/ cm²·h。