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目前，环境污染问题已经成为全球性的重大问题，为解决当前日益严重环境污染并且实现环境的可持续发展战略，半导体光催化技术被人们关注。半导体光催化材料能将低密度清洁的太阳能资源转化为电能或者化学能资源，光催化材料能利用光能将有机污染物降解和转换，成为二氧化碳和水，因此，半导体光催化材料在环境污染治理方面的应用研究已经开展。在众多的半导体光催化剂中，TiO2以稳定性高、成本低廉和易于合成等诸多优点，成为半导体光催化的热点。然而，TiO2本身还存在很多缺陷，如粉末状TiO2在应用中不利于回收再利用，TiO2只对紫外光有响应，处理污染物易造成二次污染等问题，因此制备可见光光催化性能良好，易于回收利用的TiO2催化剂成为解决这一问题的关键。本论文通过对TiO2纳米棒薄膜结构的调控以及复合Fe2O3和沉积Ag等途径改性TiO2光催化薄膜材料，并采用XRD、拉曼光谱、XPS、SEM、TEM、UV-vis等测试方法对TiO2纳米棒薄膜结构进行了表征。首先，本文以导电玻璃（FTO）为模板，在钛酸丁酯浓度为0.05mol/L和水热反应时间为20h的条件下，成功制备了TiO2纳米棒阵列薄膜。表征结果表明，合成TiO2薄膜材料具有一维棒状结构，TiO2纳米棒为金红石型，应用于降解活性红X-3B染料，6h光降解率达到85.94%，纳米薄膜材料重复利用性能高，薄膜与FTO基底结合紧密，不脱落。以制备的TiO2为模板剂，在水热条件下合成复合半导体Fe2O3/TiO2的薄膜材料，从而改善薄膜材料的光催化效果，提高材料在光催化时电子-空穴的分离能力。SEM表征结果显示，Fe2O3生长于TiO2表面并呈现塔状；在光催化条件下，Fe2O3/TiO2纳米棒薄膜对活性红X-3B的降解率高于纯TiO2纳米棒薄膜，6小时达到96.17%；阻抗测试表明复合材料电阻值更小，更有利于光生电子的传输并促进光生电子-空穴的分离；线性伏安测试表明，复合半导体材料Fe2O3/TiO2纳米棒薄膜光电流密度为0.13mA·cm-2，为TiO2纳米棒薄膜光电流密度的5倍；Fe2O3/TiO2纳米棒薄膜重复利用率高，Fe2O3和TiO2两者结合比较紧密。为了促进薄膜材料在可见光下响应，本文用紫外还原法合成了Ag/TiO2的薄膜材料。结果显示，TiO2纳米棒阵列薄膜表面包覆一层零价的Ag，沉积了金属的Ag/TiO2纳米棒薄膜材料提高了材料在可见光的吸收范围；降解活性红X-3B结果表明，改性后Ag/TiO2纳米棒薄膜材料光催化降解活性红X-3B效率为92.32%，高于纯TiO2纳米棒薄膜；重复利用后薄膜依然保持较高的光催化活性，制备的Ag/TiO2纳米棒薄膜材料中Ag没有大量流失。线性伏安测试表明，复合半导体材料Ag/TiO2纳米棒薄膜光电流密度为0.064mA·cm-2，是TiO2纳米棒薄膜的2.5倍。