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纳米TiO2在光催化污水处理、大气治理和染料敏化太阳能电池等环境与能源领域表现出的超化学稳定型、高生物活性以及良好的光催化性能等优点,近年来被广泛的研究。但是由于TiO2在结构上的缺陷会使它在光催化降解污染物时,对光能的利用率较低,导致它的研究仍处于实验探索阶段。因此,研究学者们针对如何提高TiO2对光能的利用率展开了大量的研究,而通过实现TiO2薄膜的表面可塑性来降低它的结构缺陷,以拓宽它对光能的利用率的研究具有重要的意义。本文采用磁控溅射法（Magnetron Sputtering,MS）、电子束蒸发法（Electron Beam Evaporation,EBE）和原子层沉积法（Atomic Layer Deposition,ALD）分别在Si和石英衬底上制备TiO2薄膜,并在N2氛围下对其进行退火处理。对于前两种方法制备的TiO2薄膜,我们探讨了不同退火温度下TiO2薄膜的晶型结构、表面形貌以及光学性能的变化。对于原子层沉积法制备的TiO2薄膜,探讨了不同条件的退火对不同循环周期数制备的TiO2的晶型结构、表面形貌和光学性能的影响。利用X-射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、场发射扫描电子显微镜（fe-sem）、原子力显微镜（afm）、拉曼光谱（raman）、和分光光度计等测试方法对薄膜的性能进行表征。结果表明,磁控溅射法和电子束蒸发法制备的沉积态tio2薄膜为非晶态连续平整的薄膜,经400℃-5min退火后,磁控溅射法制备的tio2薄膜晶型向锐钛矿转变,温度升高至600℃时,晶型结构未发生改变。电子束蒸发法制备的tio2薄膜当退火条件为500℃-5min时,晶型向锐钛矿转变,受到退火时间的制约,结晶并不明显。两种方法制备的tio2薄膜沉积态和退火态样品光学透过率都很高,这与物理气相沉积的原理导致薄膜致密平整有关。另外,退火后的tio2的禁带宽度相对沉积态有所增加,但升高退火温度后禁带宽度减小。对于原子层沉积的tio2薄膜,我们探讨了沉积周期分别为1200cycles、2100cycles和6000cycles的tio2在不同退火条件下的晶型结构、表面形貌以及光学性能。研究发现,原子层沉积的tio2呈现明显的颗粒结构,其密集程度、颗粒大小和粗糙度与循环周期相关。通过对样品进行了xrd和tem的表征,发现循环周期为1200cycles的沉积态tio2的晶型为锐钛矿结构。另外,由于不同循环周期的tio2表面粗糙程度和密集程度不一,造成光学透过率也有所差别,退火态的tio2的光学透过率随薄膜表面粗糙度的变化而变化,禁带宽度受氧空位浓度和o-ti-n化合物的影响也发生改变。结合磁控溅射技术、旋涂技术、反应离子刻蚀技术和退火干燥技术,在长有Ti膜的Si和石英衬底上组装具有一定空隙结构的SiO2胶体球模板,选用原子层沉积法在胶体球模板的表层和空隙内负载循环周期为2100cycles的TiO2,比较了沉积态和退火态负载型纳米结构TiO2的晶型结构、表面形貌和光学性能的差异。并以10mg/L的甲基橙溶液作为待降解物,对比相同沉积周期的纯TiO2和负载型TiO2的光催化性能。研究表明,利用原子层沉积法在基底上沉积TiO2会在Si O2胶体球上覆盖一层TiO2,但同时表面也会出现TiO2团聚颗粒。经过退火后样品的结晶质量更加完善,表面粗糙度有减小的趋势,氧空位浓度的增加也导致禁带宽度变大,吸收边缘发生蓝移。相对纯TiO2而言,负载型TiO2的Raman增强效应更加明显,但光学透过率会受到薄膜厚度的限制有所降低。经过9h的紫外光照射后,退火条件为500℃-30min的负载型TiO2对甲基橙的分解率达到94%,其光催化性能优于纯TiO2。