与二氧化钛纳米粒子相比,介孔二氧化钛材料具有更高的比表面积、更大的孔体积和更窄的孔径分布。广泛应用于光催化、染料敏化太阳能电池、自清洁、杀菌等领域。然而,二氧化钛具有较宽的带隙并且主要吸收太阳光中的紫外光（仅占太阳光的5%）,因此太阳光的利用率太低。另外,纯一单相的二氧化钛光生电子-空穴复合率高,并且混晶结构可以有效地提高光生载流子分离效率。因此,调控介孔二氧化钛带隙及表面缺陷以实现其可见-近红外光的有效吸收同时提高光生电荷的分离效率仍是挑战性课题。本文首先采用溶胶凝胶-溶剂热的方法合成了一种金红石/锐钛矿混相的介孔二氧化钛光催化材料。并对其晶相结构及表面缺陷进行了有效调控,显著提高了可见光的吸收,同时提高了光生电子-空穴对的分离效率。为了提高太阳光的利用率,构建异质结复合材料以用来拓展光响应范围到近红外光区,从而可以进一步提高了光生电荷的分离效率,进而显著提高了复合材料的太阳光催化性能。本文分为以下三个部分:1、以四氢呋喃为溶剂,F127为表面活性剂,采用溶胶凝胶-溶剂热方法制备了由锐钛矿和金红石相构成的介孔二氧化钛混晶微球(比表面积52.63 m²g^-1;孔径为13.8 nm;孔体积为0.14 cm³g^-1;带隙为3.06 eV)并对晶相结构进行了有效调控,显著提高了光生电荷的分离效率。为了提高太阳光的利用率,采用高温表面氢化方法制备了介孔混晶黑二氧化钛微球,并将光响应范围扩展到可见光区,表现出优异的可见光催化产氢性能(6.4 mmol h^-1 g^-1),较未氢化样品性能(3.58 mmol h^-1g^-1)提高了1.8倍。2、以介孔混晶黑二氧化钛微球为宿主,采用溶剂热方法,将助催化剂MoS₂成功负载在介孔黑二氧化钛混晶微球表面,可控制备了异质结复合材料,MoS₂负载量为25%的异质结复合材料具有最佳可见光催化产氢气性能(86.2μmol h^-1 g^-1)。MoS₂作为助催化剂替代贵金属Pt,大大降低了催化剂的成本,在能源领域具有潜在的应用前景。3、为了进一步提高太阳光的利用率,以MoS₂/介孔黑二氧化钛混晶微球异质结复合体为宿主,通过溶剂热方法成功制备了Cu₂S/MoS₂/介孔黑二氧化钛混晶微球串联异质结复合材料。根据能带位置及能级结构的特点,以助催化剂MoS₂为桥,将TiO₂跟Cu₂S连接起来,构建了Cu₂S/MoS₂/介孔黑二氧化钛混晶微球串联异质结太阳光催化剂,这不但拓展了可见-近红外光的吸收,而且实现了光生载流子的高效分离和转移,使其具有优异的太阳光催化产氢性能(1207.8μmol h^-1 g^-1)。同时,该研究工作为其他光催化材料提高性能提供了新的方向及思路。