随着世界人口的日益增加,轻重工业的发展和城市化步伐的加快,人类消耗的能源也继续增加,导致自然环境的严重污染。比如,水的污染和处理,空气污染的控制和全球变暖等,为了解决这些环境问题,研究者们广泛研究环境友好的材料。自从藤岛和本田发现TiO₂半导体作电极时,在光的作用下具有将水电解成H₂和O₂的现象以来,TiO₂材料因具有无毒性,较高的热稳定性和化学稳定性,低成本和相对高的光催化活性等独特的物理化学性质引起了科学界的兴趣。TiO₂是一种应用比较广泛的多功能半导体材料,其带隙较宽、热稳定性高,广泛应用于光催化、自清洁、太阳能电池、电阻开关、光学开关、气敏传感器、抗腐蚀应用和光催化抗菌性能等众多工业和技术领域。但由于TiO₂存在光吸收率较低,电子-空穴易复合等方面的缺陷,这些缺点限制了TiO₂实际应用效率。因此,各国研究者们对如何提高TiO₂应用效率进行了大量的研究工作。本论文中我们采用电子束蒸发法和溶胶-凝胶旋涂法制备纳米结构TiO₂薄膜,随后在不同温度下进行退火。为了研究TiO₂薄膜晶体结构,采用X-射线衍射（X-ray Diffraction,XRD）和拉曼光谱（Raman spectra）,为了研究TiO₂薄膜的微观形貌,采用扫描电子显微电镜（Scanning Electron Microscopy,SEM）和原子力显微镜（Atomic Force Microscopy,AFM）,为了研究TiO₂薄膜的光吸收和光催化性能,分别采用紫外-可见分光光度计（Ultraviolet-visible Absorption Spectra,Uv-vis）和光催化测试系统等仪器。对于电子束蒸发探讨薄膜生长时间,基片温度和退火温度等薄膜制备条件参数,并研究退火温度的变化对TiO₂薄膜晶体结构、微观形貌和光催化性能的影响。对于溶胶-凝胶法探讨不同退火温度对TiO₂薄膜的晶体结构、微观形貌和光催化性能的影响。在这项工作中我们使用电子束蒸发在高真空条件下Si/SiO₂基片上制备TiO₂薄膜并探讨蒸发时间、基片温度和退火温度等因素对薄膜性能的影响。XRD结果显示在不同蒸发时间和不同基片温度条件下未出现结晶的TiO₂薄膜,退火温度达到800℃时出现金红石型TiO₂。从SEM结果可知电子束蒸发制备的薄膜比较平整、致密、均匀地覆盖在基片表面。800℃温度退火处理的样品在氙灯照射下的光催化效降解率表现出较好的光催化活性。采用溶胶-凝胶旋涂法在普通玻璃基片上制备TiO₂薄膜,并在每隔50℃从400℃到600℃温度下进行退火。XRD衍射谱线表明,随着退火温度的增加,TiO₂薄膜的晶体结构发生相变,当退火温度增加到500℃时出现锐钛矿相,退火温度增加到600℃时锐钛矿转变为斜方晶系的板钛矿。从SEM和AFM测试可知,所制备的TiO₂薄膜的表面是平整、均匀结构,薄膜表面的粗糙度受退火温度的影响,当退火温度增加时,其平均粗糙度稍微增大,光学带隙是随退火温度的升高而减小,表明TiO₂薄膜的微观结构和光学带隙依赖于退火温度。此外,TiO₂薄膜光催化实验表明,与非晶态与板钛矿TiO₂薄膜相比,锐钛矿TiO₂薄膜具有更好的光催化活性。