自工业革命以后,能源危机和环境污染已经成为人们日益面临的两大疑难问题。寻找一种利用清洁太阳能将CO2和H2O转变为碳氢化合物的技术可以同时缓解温室效应和能源危机。这样的研究课题具有重要的理论与现实意义。而光催化技术被认为是解决这一难题的颇具前景的手段。半导体光催化材料中TiO2晶体具有环境友好、廉价易得、无毒无害、储量丰富等优点,而成为了在光催化领域极受关注的材料之一,占有重要地位。本文主要研究了二氧化钛在金属钛片表面的生长,得到了不同晶型的二氧化钛薄膜材料。还利用低温等离子体还原的方法,实现了对暴露高能活性面的锐钛矿二氧化钛薄膜的自掺杂。利用化学沉淀法和低温等离子体还原实现了 Ag纳米颗粒在二氧化钛纳米棒薄膜表面的负载,并利用乙醇热处理法对该复合材料体系的引入了表面本征缺陷。本文采用SEM、TEM、EDS、XRD、XPS、EPR、Raman和UV-vis等材料测试方法对样品进行表征。并在自组装装置中用光催化还原C02为目标反应物研究其光催化活性。主要内容如下:1)、通过盐酸蒸汽处理金属钛片作为基体材料,后利用水热法生长得到双层结构的金红石二氧化钛薄膜。并利用化学沉淀法、低温等离子还原法和乙醇热处理法得到了表面自掺杂的Ag颗粒负载的二氧化钛纳米棒薄膜。且Ag纳米颗粒的尺寸小于20nm,形貌良好,尺寸均匀,高度分散。Ag-TiO2自掺杂纳米复合材料相比于纯TiO2纳米棒具有更高的光催化效率,其在模拟太阳光下的CO和CH4的产率最大可分别达到150μmol/g和11.7μmol/g;2)、采用H2O2热氧化处理金属钛片作为基体材料,后利用水热法生长有高能活性晶面暴露的锐钛矿二氧化钛薄膜。得到了合成了具有(001)面和(111)晶面暴露的二氧化钛薄膜,提高了光催化效率;3)、通过低温等离子体在常温常压下可以实现对高能面暴露的锐钛矿型二氧化钛薄膜的自掺杂过程。在模拟太阳光照射下,自掺杂高能活性晶面暴露的锐钛矿型二氧化钛呈现出较高的光催化二氧化碳的性能。一氧化碳和甲烷的最高产量分别为 75μmol/m2 和 15μmol/m2。