二氧化钛（TiO2）由于具有高稳定性、低成本以及无毒等优点而被广泛应用于光学、光催化和光电领域。然而,TiO2不但带隙较宽,而且载流子复合率较高,这限制了其在光催化和光电领域的应用范围。而纳米金颗粒（Au NPs）在可见光区具有强局域表面等离子共振（LSPR）效应,将其与TiO2结合,一方面,可以拓宽Au-TiO2复合结构的光响应范围;另一方面,在二者界面处形成的肖特基结将有助于降低TiO2载流子的复合率,从而增强复合结构的光催化和光电性能。本论文首先制备了晶型可控的TiO2颗粒和粒径可控的Au NPs。随后,采用静电自组装法和喷涂法分别制备了Au-TiO2复合粉体和Au-TiO2复合膜,并探究了多种制备参数对复合结构光学、光催化和光电性能的影响规律。具体研究结果如下:1.通过添加洗涤工序,优化了溶胶-凝胶法制备TiO2的工艺流程。该优化工艺的使用,不但使制备过程中的最大失重速率下降了83.3%,而且使TiO2产率提高了22.2%。在此基础上,分别研究了锐钛矿型和金红石型TiO2的光催化性能。结果表明,结晶度更高的金红石型TiO2具有更高的光催化效率。2.采用液相还原法制备了Au NPs,并分别研究了还原剂添加量、保护剂添加量、反应温度和溶剂种类对Au NPs粒径及其表面等离子体性能的影响规律。结果表明,一方面,水相制备的Au NPs的表面等离子性能的尺寸效应符合Mie理论,即Au NPs的LSPR峰随着还原剂添加量的增大而逐渐蓝移;随着保护剂添加量的增大先蓝移后红移,然后微弱蓝移;随着反应温度的升高而逐渐红移。另一方面,利用优化的反应工序,成功在醇相中制备出了高稳定性的Au NPs。3.采用静电自组装法成功制备了Au-TiO2复合粉体,并探究了Au负载量对复合粉体光学和光催化性能的影响规律。光学测试与有限元仿真结果表明,Au NPs与TiO2之间存在强相互作用:一方面,由于Au NPs的LSPR敏化效应和近场增强效应,Au-TiO2复合粉体的载流子产率有所提高;另一方面,由于在TiO2与Au NPs界面处形成了肖特基结,TiO2载流子的复合率大幅下降。当Au负载率为0.66%时,Au-TiO2复合粉体在可见光和太阳光辐照下的光催化效率分别可达TiO2的2倍和1.2倍。4.采用可宏量制备的喷涂法成功制备了TiO2膜及Au-TiO2复合膜,并研究了热处理温度、喷涂时间和Au含量对膜光学和光电性能的影响规律。结果表明,经400℃热处理的TiO2膜由于具有较高的载流子产率和较快的载流子传输速率,光电流密度和光响应速度均得到较大的提升,其光响应时间约为0.1 s,光电流密度约是未经过热处理TiO2膜的4.2倍。随着喷涂时间的延长,TiO2膜的光电流密度和粗糙度呈反相关关系,这可能是由于致密的TiO2膜具有更低的载流子复合率。当Au含量为0.66%时,Au-TiO2复合膜的光电流密度最大,约是TiO2膜的1.4倍,这是由于肖特基结和LSPR敏化效应共同作用的结果。