本论文通过综述了大量半导体多相光催化氧化研究文献，找到了制约光电催化的三个关键问题，并针对催化剂的表征问题，提出了现有光催化剂表征上的一些不足之处。 针对这些问题，文中采用了交流阻抗图谱法研究半导体多相光催化系统。实验中运用普林斯顿电化学仪器公司的M273A恒电位仪和M1025频响仪（FRD）及配套软件Powersine测量并分析了TiO₂半导体光催化剂在暗态、不同波长光源及改变阳极偏压下，苯酚和草酸两种体系下的TiO₂交流阻抗图谱（EIS图谱），并从体系交流阻抗变化角度讨论了光源的波长大小、偏压的高低及光的强弱对苯酚光催化和光电催化过程的影响。并在随后进行的部分苯酚降解动力学验证实验中得到了一致的结论。 实验中采用等效电路法处理交流阻抗数据，在系统分析了半导体与溶液界面特性，半导体电极过程特点的基础上，提出了两种TiO₂半导体光电极系统的等效电路模型，其CDC代码分别为：模型ⅠR（RC）（RQ）；模型ⅡR（R[CQ]）。通过对大量不同实验结果的分析，得出模型Ⅰ为本实验体系更合理的等效电路模型。此外，文中还进一步运用EquiVcrt软件对EIS图谱进行解析拟合，计算出半导体材料能带结构的参数，初步建立起了交流阻抗图谱法表征TiO₂光催化剂的新方法。在此基础上，找到了一些对半导体催化剂光催化活性有重大影响意义的因素，并提出了一些提高TiO₂光催化活性的途径。