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工业文明的飞速发展在带提升人类生活质量的同时,也带来了日益严重的环境问题。尤其是化工原料的使用往往释放出很多如苯、甲醛这样难降解的挥发性有机物（VOCs）气体。长期暴露在这样的气体环境下,人类可能面临呼吸道疾病,甚至白血病和致癌的危险。在针对VOCs气体的降解治理中,TiO2因其无毒性、制备简单、化学稳定性优良、抗光腐蚀,尤其是能通过光催化作用降解绝大多数VOCs气体等优点,有着重要的研究价值和应用前景。传统研究对象多为TiO2纳米颗粒,因其量子效应、比表面积大而表现出优异的光催化性能。然而纳米颗粒也存在诸多问题,如过高的表面能会导致颗粒团聚严重,有效的光反应面积减少,光生电子空穴复合严重。而通过模版法虽然能控制颗粒粒径有效避免团聚,但是往往制模脱模工艺复杂,成本较高。而且TiO2纳米颗粒因其内部是极弱的机械结合,故很难负载到器件上,限制了实际应用。因而我们选择以FTO导电玻璃为基体,采用简单的水热合成方法制备单晶的TiO2纳米棒阵列。单晶结构有利于光生载流子的分离,同时也能有效避免团聚,便于负载形成器件。首先,本文调控出具有最佳光催化性能的单晶TiO2纳米棒阵列疏密度。通过调控水热溶液中盐酸浓度发现,随着盐酸浓度的降低,纳米棒阵列的排布越来越密,而且顶端暴露面即活性最高的（002）面的比例越来越高。然而测试TiO2纳米棒阵列的光催化降解气相苯的性能发现,光催化性能并不随着高活性暴露面的比例的增加而增强。棒阵列过疏或过密都不利于光的吸收,适中的棒阵列密度由于光陷作用对光的吸收能力更强,对应的光电流值更大,载流子复合最弱,光催化性能更好。随后,我们研究了TiO2纳米棒阵列在光热联合作用下的催化性能。结果表明光热联合催化性能明显优于光催化和热催化。这证明了光热联合催化存在协同作用。光热协同作用降低了苯被氧化的活化能,促进降解速率。然而温度的升高又使TiO2表面的H2O发生脱附从而减少与苯作用的·OH,故降解速率随温度升高先增大后减小。而降解生成的CO2含量却不断升高,这是因为H2O的脱附为降解过程中产生的中间产物提供了更多的反应活性位,使更多的中间产物因光氧化作用而被氧化成CO2,故矿化率随着温度升高而增大。最后,我们在TiO2纳米棒阵列负载具有催化效果的半导体氧化物CeO2纳米颗粒。采用水热方法制备不同比例的CeO2纳米颗粒复合的TiO2纳米棒阵列。Ce的可变价性使其提供了更多的氧空位和Ce3+反应活性位,作为光生电子捕获中心,氧空位与催化剂表面吸附的H2O或OH-反应生成羟基自由基（·OH）,捕获的光生电子一部分与羟基氧反应生成超氧负离子参与光催化反应,另一部分在被激发后向导带位置更低的单晶棒上迁移,从而降低了载流子的复合。故随着负载的CeO2纳米颗粒的增多,光催化性能逐渐升高。