二氧化钛（TiO₂）纳米材料因其化学性能稳定,低成本、易制备、无毒,适当的能级结构等特性,被广泛的用于薄膜太阳能电池、太阳能水分解系统、光催化降解污染物、气体传感器和生物材料等领域。在多样的二氧化钛纳米材料结构中,一维二氧化钛纳米阵列具有独特的光学和电学性质、高度有序性、较大的比表面积和良好的电子传输通道等性能,引起了越来越多的关注。二氧化钛纳米线（TNW）和二氧化钛纳米棒（TNR）因其一维结构为半导体中的电子传输提供了直接的通道,有效的减小了电子-空穴的复合率。其次,由于一维结构形成的较大比表面积有利于样品与电解液或甲基橙溶液充分接触,有效促进电子的传输与转移,进而具有较为突出的光电化学性能及污染物的降解能力。然而,TiO₂由于自身的能带结构（禁带宽度大于3.0 eV）导致对太阳光的利用率极低,仅能吸收紫外光严重抑制TiO₂纳米材料的光吸收能力。除此之外,由外界能力激发产生的载流子扩散长度较短（10-100 nm）、重组速率较快、迁移率较低（1 cm²/Vs）等缺点,导致单一的TiO₂纳米阵列量子产率不足4%,因此限制了其在各领域的应用。本文分别选择一维的TNR和TNW,通过化学物理方法构建金属、非金属及半导体修饰的复合纳米异质结阵列,并对样品进行了表征测试、探讨了其光电化学性能。主要研究工作内容如下:利用简单的水热法在导电玻璃FTO上生长高度有序的TNR阵列,然后在空气环境中退火。随后,利用二次水热法在TNR表面生长BiOI纳米花片,制备出不同浓度梯度的BiOI/TiO₂样品。并用氧化还原反应法,将BiOI/TiO₂样品浸泡在AgNO₃溶液中,放置在紫外灯下照射一段时间,成功制得Ag/BiOI/TiO₂样品。研究了样品的组分、形貌、光电化学性能。结果表明,Ag和BiOI的加入成功构建了Z型异质结结构,对复合阵列的光电化学性能有显著提升,其中,银量子点（Ag QDs）的表面等离子体共振（SPR）效应,进一步增加了样品对光的吸收能力。采用氢气氛围高温管式炉退火TNW阵列引入Ti³⁺离子。TNW的制备是在原始的TNR制备的基础溶液上添加适量的冰醋酸和调节适当的温度,最终得到岛状TNW阵列。研究不同的退火温度对Ti³⁺离子掺杂量的影响,在确保FTO导电性的基础上,将温度区间定在150⁴50℃。实验结果显示Ti³⁺离子掺杂对原始TNW阵列性能有很大的提升。通过进一步探究发现,在350℃温度退火时样品显现出最佳光电化学性能及催化性能。对样品的晶相、结构、形貌进行了详细的分析,并通过电化学工作站对样品的光电化学性能做了测定,通过降解甲基橙测定了样品的光催化性能。新颖的岛状纳米线的制备及Ti³⁺离子的自掺杂,有望成为合成其他新型光催化剂的潜在材料。首次提出构建TiO₂/BTO/MoS₂同轴核壳P-N异质结结构,并探究最佳的MoS₂覆盖浓度。由极化电荷诱导产生的极化电场有效促进和抑制由TiO₂和MoS₂产生的光生电子和空穴的再结合。二维的MoS₂花片结构很大程度提升了异质结构的比表面积,具有窄带隙（1.8 eV）的P型MoS₂拓宽了光谱的利用率,作为光催化剂在反应溶剂中需要提供更多的活性位点,二维MoS₂由于其花片结构具有充足的活性位点。TiO₂/BTO/MoS₂三元异质结构纳米棒阵列有效改善光催化剂的光催化活性和稳定性。本研究为P-N异质结性能的改善和压电效应应用开辟了新的途径。