TiO2是一种重要的无机功能材料，可制备电介质材料、光催化材料、太阳能电极材料、传感器等，有极好的应用前景。近些年来TiO2材料光催化降解有机污染物及提高材料光响应范围，从而提高太阳能转化效率等课题成为研究热点。但其较宽的禁带宽度(3.2eV)，只能对波长小于387nm以下的紫外响应，大大制约其发展及应用。本文通过对其进行金属掺杂改性，改变其禁带宽度，并成功制备出了光吸收限为450nm的TiO2纳米管薄膜，大大提高了TiO2材料的光吸收范围，拓宽了TiO2材料应用领域。　　 本文主要工作:　　 1)首先，采用磁控溅射法，通过讨论溅射气压、氧氩比和退火工艺制备出了结晶良好的锐钛矿相TiO2薄膜，结合此最优工艺，采用磁控射频共溅射法，制备了Cu、W、Zn、Ag等金属离子掺杂的锐钛矿相TiO2纳米薄膜，通过对比实验获得最佳的掺杂金属，并优化实验参数获得光催化性能最好的掺杂TiO2薄膜。　　 2)其次，通过阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列，对比HF-水体系电解液与NH4F-乙二醇体系电解液制备的纳米管形貌，探讨各种工艺参数对TiO2纳米光阵列生长的影响。优化实验，得到最佳形貌的TiO2纳米管阵列。　　 3)再次，选择最佳掺杂金属对TiO2纳米管阵列进行金属掺杂，用AUTOLAB电化学工作站测试其太阳能转化效率，验证金属离子掺杂对纳米管性能的影响。采用冷场发射扫描电镜，X射线衍射仪，XPS光电子能谱仪、紫外可见光谱仪等分析手段对复合半导体薄膜进行性能表征。　　 结果表明:　　 1)在溅射气压为0.7Pa,氧氩流量比为0∶40，退火温度为500℃时制备出结晶良好的锐钛矿型TiO2薄膜。在金属离子掺杂实验中，发现采用磁控溅射法制备的30W功率下Cu离子掺杂的TiO2复合半导体薄膜，其光吸收限发生明显红移，拓宽至可见光区域。　　 2)由纳米氧化钛SEM照片可知，NH4F-乙二醇体系制备出的TiO2纳米管阵列，无论从生成纳米管的有序性、均匀性，还是从管径大小上来分析，其性能均优于HF-水体系。且最优实验参数为，电解液为NH4F浓度为0.5％，加水量为5％的乙二醇溶液，阳极氧化电压为60V，阳极氧化时间为4h。　　 3)通过Cu金属掺杂，制备出了光吸收限为450nm的TiO2纳米管薄膜，并将制备的TiO2纳米管材料应用于染料敏化太阳能电池中，性能优于未掺杂样品。