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TiO2一直是光催化领域的热点研究对象，在光催化降解有机污染物，光解水制备氢气方面都有良好的表现。但 TiO2存在太阳光利用率低及量子效率低两大缺陷。黑色TiO2具有优良的可见光吸收吸能。本论文选择以阳极氧化制备的TiO2纳米管及水热条件下制备的TiO2纳米带为前驱体引入表面缺陷制备黑色TiO2纳米材料，通过构造异质结，引入助催化剂进一步提高黑色 TiO2的光催化活性和拓宽其应用范围，取得的原创性成果归纳如下：
（1）采用阳极氧化法，通过控制阳极氧化时间制备黑色 TiO2纳米管阵列，该纳米材料的微观形貌为有序排列的具有表面缺陷的锐钛矿黑色 TiO2纳米管阵列。在缺氧氛围下制备的黑色 TiO2纳米管阵列，形成氧空位表面缺陷，有利于光生载流子的分离，从而提高光生载流子的利用率。通过电子顺磁光谱测试定性证明随着阳极氧化时间的增长，氧空位特征峰信号逐渐增强。
（2）在黑色 TiO2 纳米管工作基础上，加入少量 Sr(OH)2 · 8H2O ， Cr(NO3)3·9H2O，以黑色 TiO2纳米管为基体，通过控制水热反应的时间构造异Cr-SrTiO3/黑色TiO2纳米管异质结。黑色TiO2纳米管由于表面晶格缺陷，产生氧空位，形成带尾态，在缩小禁带宽度的同时产生可见光效应。黑色 TiO2的优良的可见光响应性能和Cr-SrTiO3构造异质结形成协同作用，有效增强了制备催化剂的光催化性能，增强了光生载流子的分离效率。
（3）通过水热法合成黑色TiO2纳米带，并选用MoS2作为助催化剂，同时构造3D结构异质结。MoS2/黑色TiO2纳米带相对于单一的黑色TiO2纳米带，光解水产氢性能更好，MoS2可以提高光催化性能的原因是MoS2暴露了活性的S原子，与溶液中的H形成强键。
（1）采用阳极氧化法，通过控制阳极氧化时间制备黑色 TiO2纳米管阵列，该纳米材料的微观形貌为有序排列的具有表面缺陷的锐钛矿黑色 TiO2纳米管阵列。在缺氧氛围下制备的黑色 TiO2纳米管阵列，形成氧空位表面缺陷，有利于光生载流子的分离，从而提高光生载流子的利用率。通过电子顺磁光谱测试定性证明随着阳极氧化时间的增长，氧空位特征峰信号逐渐增强。
（2）在黑色 TiO2 纳米管工作基础上，加入少量 Sr(OH)2 · 8H2O ， Cr(NO3)3·9H2O，以黑色 TiO2纳米管为基体，通过控制水热反应的时间构造异Cr-SrTiO3/黑色TiO2纳米管异质结。黑色TiO2纳米管由于表面晶格缺陷，产生氧空位，形成带尾态，在缩小禁带宽度的同时产生可见光效应。黑色 TiO2的优良的可见光响应性能和Cr-SrTiO3构造异质结形成协同作用，有效增强了制备催化剂的光催化性能，增强了光生载流子的分离效率。
（3）通过水热法合成黑色TiO2纳米带，并选用MoS2作为助催化剂，同时构造3D结构异质结。MoS2/黑色TiO2纳米带相对于单一的黑色TiO2纳米带，光解水产氢性能更好，MoS2可以提高光催化性能的原因是MoS2暴露了活性的S原子，与溶液中的H形成强键。