光催化反应可将太阳能转换为化学能储存起来,日益受到科学家的广泛关注并显示出了良好的应用前景,TiO2作为最早用于光电催化制氢的一类半导体材料,其来源广泛,化学稳定性好,价廉无毒从而受到国内外的研究人员青睐。然而TiO2的禁带宽度为3.2 e V,其光吸收范围限制在紫外光区（仅占发光总能量的4%）,因而TiO2作为光催化制氢材料,无法高效利用太阳光能,其光电效率很低。一维纳米结构TiO2相比于TiO2颗粒催化剂具有更优良的电荷传输性能,其中TiO2纳米棒（TiO2NRs）阵列拥有更少的缺陷及更为优越的光电催化活性。本论文以TiO2NRs这一结构为基础进行各个方面的改性。1.采用溶剂热法,结合碱性溶液化学刻蚀制备了超细二氧化钛纳米晶阵（TiO2-F NRs）,研究其电化学性能,对TiO2NRs进行了不同浓度和最佳浓度下不同时间的KOH刻蚀实验,对TiO2-F NRs的形态,结构、元素价态进行了表征,对比分析了不同刻蚀条件下制备的TiO2-F NRs的光电化学性能和电化学活性面积。结果表明,碱性液相刻蚀可在不引起纳米晶阵列结构破坏的前提下有效细化TiO2纳米晶,经刻蚀的TiO2-F NRs相较于未刻蚀的TiO2NRs显示出了更高的光电流强度,优化条件下制备的TiO2-F（0.025/2h）NRs光电流可达0.45m A/cm~2为TiO2NRs的5倍。较大的电化学活性面积和电荷传输速率是使其光电化学性能提高的关键。2.采用溶剂热法,加入不同摩尔比的硝酸钴作为钴源制备了Co掺杂的二氧化钛纳米晶阵（TiO2-Co（n）%NRs）,并对其电化学性能进行研究。探究不同浓度硝酸钴掺杂TiO2NRs对纳米晶形态、结构、元素价态、成分分析、元素分布等的影响,对比分析不同浓度掺杂条件下制备的TiO2-Co（n）%NRs的光电化学性能、光吸收性能和光生电子和空穴复合几率。结果表明,掺杂可在不生成Co的化合物或第二相的前提下将Co离子均匀的掺杂在了TiO2纳米晶中,经掺杂的TiO2NRs相较于未掺杂的TiO2NRs显示出了更高的光电流强度,优化条件下制备的TiO2-Co（1.0%）NRs光电流可达0.253 m A/cm~2为TiO2NRs的2.5倍。较小的光生电子-空穴复合几率和较高的电荷传输速率以及带隙的降低是提高其光电化学性能的主要原因。3.采用溶剂热法并通过光照还原不同浓度的硝酸钴作为钴源制备了纳米Co颗粒沉积的二氧化钛纳米晶阵（Co/TiO2-n NRs）,并对其电化学性能进行研究,通过采用不同硝酸钴浓度对TiO2NRs沉积之后的形态、结构、元素价态、成分分析、元素分布等进行表征,并对比分析了不同浓度沉积条件下制备的Co/TiO2-n NRs的光电化学性能、光吸收性能和光生电子-空穴复合几率,发现沉积可在不引起纳米晶阵列结构破坏的前提下的前提下将Co颗粒均匀的沉积在了TiO2纳米晶表面,经沉积的Co/TiO2-n NRs相较于未沉积的TiO2NRs显示出了更高的光电流强度,优化条件下制备的Co/TiO2-40 NRs光电流可达0.206m A/cm~2,约为原始TiO2NRs的2倍。较小的光生电子–空穴复合几率和较高的电荷传输速率以及带隙的降低使其光电化学性能提高的主要原因。