日益严重的化石燃料的过度燃烧所引起的能源危机和环境污染导致必须积极寻找可再生的、环保的替代能量资源。氢能被认为是在未来一种潜在重要的能量储存形式并且是一种重要的清洁能源。自从在20世纪70年代二氧化钛光电阳极材料被发现可以光解水制氢之后,二氧化钛依然是被认作是一种基准的光催化剂在紫外光的照射下,由于它的本身固有的高的催化能力。然而二氧化钛是一种典型的宽禁带半导体并且主要吸收紫外光,这极大限制了它在太阳光下的催化效果。非金属元素掺杂已经被验证在可见光谱中作为一种可行的手段影响二氧化钛(3.2 eV)的的能带隙。对于非金属元素掺杂,总体来说改性的光学性能是取决于电子从二氧化钛的p轨道的跃迁。尤其,一维纳米结构已经收到广泛的关注,并且已经被证明了一维纳米结构具有有效抑制电子空穴复合的能力,因为电子对可以很快的分离,并且电子可以迅速转移到光催化剂表面并且与氢离子结合生成氢气。根据以上的综合分析,因此我们制备了一系列的不同硫掺杂含量的掺杂二氧化钛纳米管,通过控制二氧化钛纳米管前驱体的硫化条件在500℃下持续加热2 h。所制备的硫掺杂二氧化钛纳米管是具有一种层状结构并且其具有外直径平均9纳米的纳米管。这些硫掺杂二氧化钛纳米管已经被证实具有很高的产氢效率,其产氢效率在可见光范围内达到9.61 mmol h-1g-1,并且量子效率达到19.8%在波长为420nm。纳米管壁的层状结构结构提供了一个最优的几何结构可以显著的缩短载流子的移动路径,并且层状结构有利于电子的移动和水分子的扩散,使得提高电子与氢离子结合的效率。非金属元素掺杂已经被验证在可见光谱中作为一种可行的手段影响二氧化钛的的能带隙。同时,神在掺杂二氧化钛晶格的过程中被发现,晶格的缺陷会引发在掺杂过程中不可避免的引入新的电子空穴复合的中心,从而致使光催化能力的降低。因此,我提出一个新奇的纳米管结构来接着这个问题。锐钛矿相的二氧化钛纳米管具有暴露出(101)和(001)晶面的表面异质结展现出很高的光解水制氢能力,在可见光下其产氢量最大可达到10.87 mmol h-1 g-1，此外,我们提出了增强氮掺杂同时暴露出(101)和(001)晶而二氧化钛层状纳米管光解水制氢能力的机制。尽管同时暴露出(101)和(001)晶面的二氧化钛纳米管进行氮掺杂,并且取得了很高的光解水制氢性能。然而在氮掺杂的过程中由于氮含量的增力加导致二氧化钛纳米管的断裂与破裂,因此改变二氧化钛的纳米结构从而提高氮的掺入量,并探究改变纳米结构对光解水制氢性能的影响。一系列的氮掺杂二氧化钛纳米带并且同时暴露出(101)和(001)晶面被成功合成出来,其展现出很高的光解水制氢能力,在可见光下其产氢量达到670 μmol h-1g-1,这高于其他文献中报道的氮掺杂二氧化钛纳米带产氢量。同时也提出了氮掺杂同时暴露出(101)和(001)晶面二氧化钛层状纳米带光解水制氢能力的机制。