Among various semiconductors, TiO2 has become the most widely investigated material for photocatalysis because it is cheap, non-toxic and (photo-)electrochemically stable. TiO2 is commonly used in the form of nanoparticles, but most recently self-organized anodic TiO2 nanotube layers. Owing to their geometry and directional charge transport properties, these tubes have received considerable attention in view of fabricating highly efficient photocatalysts. However, under open-circuit conditions TiO2 is not effective in photoinducing H2 in the absence of a co-catalyst. The focus of this thesis is to understand how to improve the photocatalytic efficiency of TiO2 nanotubes by introducing a controlled metal deposition technique (Au, Ag and Pt) on a desired location of TiO2 nanotubes. By using a simple thermal dewetting process of a thin metal film (Au or Pt) or two metal films (Au/Ag and Au/W), we illustrate how to decorate TiO2 nanotubes in a highly controlled manner, with self-organized arrays of co-catalyst particles. Furthermore, different morphologies of TiO2 nanotubes are shown to have a strong impact on the resulting photocatalytic activity. First, we demonstrate a most effective way to tune the size and location of porous Au co-catalytic nanoparticles on TiO2 nanotubes. To do this, Au and Ag films are sequentially sputtered onto TiO2 nanotubes and a subsequent thermal dewetting treatment is carried out that leads to the formation of arrays of Au-Ag alloy particles. By changing the sputtering configuration, it is possible to precisely decorate the nanoparticles at either the top or bottom of nanotubes. Furthermore, a dealloying process is conducted by a selective dissolution of Ag that results in the generation of nanoporous Au particles with enhanced surface area. These structures, when compared to the conventional decoration technique, show a remarkably increased photocatalytic H2 production. Second, a photocatalyst composed of arrays of short aspect-ratio TiO2 nanotubes that possess a thin layer of WO3 and Au nanoparticles at their tops is introduced for photocatalytic H2 evolution. The synergistic advantages of this structure show significant photocatalytic enhancement. In the third section, a photocatalyst is constructed by a decoration of Pt nanoparticles suspended over the mouth of TiO2 nanotubes. To do this, a thin layer of nanofibrils formed on the top end of nanotubes acts as a substrate for Pt deposition. The final structures after thermal dewetting exhibit strongly improved photocatalytic efficiency. In the fourth part, the photocatalytic H2 evolution is further enhanced by using relatively small amounts of co-catalyst on TiO2 nanotubes by means of sputtering-dewetting. The obtained H2 evolution is similar to what classical photodeposition technique delivers though the amount of co-catalyst on dewetting sample is 100 times lower. In the last sections, different types of TiO2 tubular morphologies will be shown to have strong effects on the photogenerated H2 production. By exploiting self-induced organization on two size scales we are able to grow ordered tube layers that have a defined and controllable spacing between the individual tubes. The free intertube spacing allows the building of highly defined hierarchical structures on this nanotubular scaffold, for example, to increase the surface area. The structures can enhance the photocatalytic H2 evolution remarkably or the electrochemical capacitance, compared to hexagonally close-packed TiO2 nanotubes. Another strategy to improve the photocatalytic efficiency is to introduce single-walled TiO2 nanotubes with a “cleaner” tube wall through a selective dissolution of the inner walls of the highly ordered TiO2 nanotubes. Über die letzten Jahrzehnte hat sich TiO2 zum am weitaus meist erforschten Material für die Photokatalyse entwickelt, da es kostengünstig, nicht-toxisch und (photo-)elektrochemisch stabil ist. TiO2 wird gewöhnlich in der Form von Nanopartikeln verwendet; erst in jüngster Zeit ist es aber auch in Form von selbstorganisierten anodischen TiO2-Nanoröhren verfügbar. Aufgrund ihrer Geometrie und ihrer optischen und elektrochemischen Eigenschaften, haben diese Röhren beachtenswerte Aufmerksamkeit erregt, dies speziell in Hinblick auf die Produktion hocheffizienter Photokatalysatoren. TiO2 ist unter stromlosen Bedingungen nur bedingt in der Lage Wasserstoff ohne den Einsatz eines Co-Katalysators zu erzeugen. Diese Co-Katalysatoren sind gewöhnlich Edelmetalle wie Pt, Au oder Pd. Der Schwerpunkt dieser Dissertation liegt darauf zu untersuchen und zu verstehen, wie man die photokatalytische Effizienz von TiO2-Nanoröhren steigern kann, indem man eine kontrollierte lokale Metallabscheidung an einer gewünschten Stelle auf den TiO2-Nanoröhren erreichen kann. Hier zu wird ein einfacher thermischer Entnetzungsprozess eines dünnen Metallfilms (z.B. Au oder Pt), oder Kombinationen von Metallfilmen (Au/Ag und Au/W) verwendet, um TiO2-Nanoröhren kontrolliert mit selbstorganisierten Anordnungen von Co-Katalysatorpartikeln zu dekorieren. Außerdem wird gezeigt, dass unterschiedliche Morphologien der TiO2-Nanoröhren einen starken Einfluss auf die photokatalytische Aktivität haben. Im ersten Teil wird ein hocheffizientes Verfahren erarbeitet und beschrieben, mit dem sich die Größe und der Anlagerungsort von porösen Au co-katalytischen Nanopartikeln auf TiO2-Nanoröhren einstellen lassen. Dazu werden Au- und Ag-Filme nacheinander auf TiO2-Nanoröhren durch ein PVD Verfahren (gesputtert) aufgebracht; der darauffolgende thermische Entnetzungsschritt führt zu der Bildung von Bereichen, die aus Au-Ag Legierungspartikeln bestehen. Durch Änderung der Sputterparameter ist es möglich, die Nanopartikel präzise entweder am oberen, oder am unteren Ende der Nanoröhren aufzubringen. Durch einen Entlegierungsprozess, d.h. die selektive Auflösung von Ag lassen sich weiterhin nanoporöse Au-Partikel herstellen, die durch eine größerere Oberfläche zu einer weiteren Steigerung der photokatalytischen Effizienzführen. Generell führen diese durch Entnetzung hergestellten Strukturen im Vergleich zu konventionellen Dekorationstechniken zu einer signifikanten Steigerung der photokatalytischen H2-Produktion. Im zweiten Teil wird ein mehrlagiger Photokatalysator vorgestellt der aus TiO2-Nanoröhren und einer dünnen Schicht aus WO3- sowie einer Au-Nanopartikel Dekoration besteht. Die synergistischen Effekte dieser Struktur (Ladungstrennung und Reaktion) führen zu einer weiteren signifikanten Verbesserung der photokatalytischen Eigenschaften. Im dritten Abschnitt wird ein Photokatalysator durch Dekoration mit "schwebenden" Pt-Nanopartikeln hergestellt. Hierzu wird eine dünne Schicht aus Nanofibrillen auf die Öffnung der TiO2-Nanoröhren aufgebracht – diese Fibrillen, dienen als Substrat für die Pt-Ablagerung. Die nach der thermischen Entnetzung resultierenden Strukturen ergeben eine weitere, sehr stark verbesserte photokatalytische Effizienz. Im vierten Teil wird die photokatalytische H2-Bildung weiter verstärkt, indem kleine Mengen eines Co-Katalysators auf TiO2-Nanoröhren durch Sputter-Entnetzung verwendet werden. Die erreichte H2-Entwicklung ist vergleichbar mit der durch klassische Photoabscheidungstechniken erzielten Rate, obwohl die Menge des verwendeten Co-Katalysators auf den entnetzten Proben um den Faktor 100 geringer ist. In den letzten Abschnitten wird anhand unterschiedlicher Arten von TiO2-Morphologien gezeigt, dass diese einen starken Effekt auf die photogenerierte H2-Entwicklung hat. Indem man sich den selbstinduzierten Ordnungseffekt über zwei Größenordnungen zu Nutze macht, können geordnete Nanoröhren-Schichten gewachsen werden, die einen definierten und kontrollierbaren Abstand zwischen den einzelnen Röhren haben. Der freie Bereich zwischen den Röhren ermöglicht es hochgradig geordnete hierarchische Strukturen auf diesem Nanoröhren-Gerüst zu errichten, um so zum Beispiel die Oberfläche zu vergrößern. Diese Anordnung kann die photokatalytische H2-Entwicklung, oder die elektrochemische Speicherfähigkeit im Vergleich zu hexagonal dicht gepackten TiO2-Nanoröhren beträchtlich erhöhen. Ein weiterer Effekt um die photokatalytische Effizienz zu erhöhen, ist die Verwendung von einwandigen TiO2-Nanoröhren, die durch ihre Kontaminationsfreiheit einen wesentlich effizienteren Ladungstransport erlauben. Diese Befunde werden in den jeweiligen Kapiteln mit dem entsprechenden Stand der Kenntnisse konfrontiert und mechanistische Modellvorstellungen erarbeitet. Speziell werden die spezifischen Vorteile von Entnetzungstechniken zur Schaffung effizienter TiO2-Nanoröhren basierter Photokatalysatoren dargestellt und diskutiert.