近年来,由于性能独特,且在催化、自清洁(润湿性)、传感器、光伏电池等多个应用领域均有上佳表现,二氧化钛纳米材料的可控合成一直受到人们的广泛关注。锐钛矿型的二氧化钛在理论研究和实际应用领域占据十分重要的地位,因此,对于锐钛矿二氧化钛晶体的可控合成的研究引起了人们的广泛关注。该锐钛矿材料在光催化、能量存储和传感器等领域具有潜在的应用价值。而目前广泛报道的锐钛矿二氧化钛粉末在实际应用中,存在二次污染,不易回收的问题,且大部分报道采用液相水热的方法,涉及到的后续处理较复杂,步骤较多,设备能耗也高,相对于粉体材料,有序纳米阵列结构由于其内部存在着有利于电子传输的笔直通道,更有利于电子的传输,提高材料的光电应用效率。因此,基于“绿色、环保”的理念,在深化前期研究的前提下,本文系统地研究了锐钛矿基有序材料的可控制备,并初步探索了其应用性能。(1)以钛金属为基片和钛源,在高压气相水热的环境下,直接在金属钛基片上生长了具有强取向性的,取向性可控、表面平整、整齐一致、垂直于基片的锐钛矿二氧化钛阵列,并对所制产品进行了相关X射线衍射谱(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、亲水性接触角(CA)和光催化性能表征。在取向性锐钛矿二氧化钛纳米阵列的形成过程中,首先生成六方相TiOF2前驱体,然后通过这种前驱体拓扑转换为取向性锐钛矿二氧化钛纳米阵列,合成过程中我们只需要两种原料:钛片和氢氟酸,无需添加任何的晶种、模板、催化剂等。通过这种简单的方法,我们可以得到表面具有大量高活性(001)面暴露的的锐钛矿二氧化钛纳米阵列,通过简单的调变反应时间,进而可以调变所合成的二氧化钛纳米阵列材料的取向性程度和光催化活性。(2)在本章中,不经任何焙烧过程和外加表面活性剂,以上述 取向性最强的锐钛矿二氧化钛样品为基底,通过简易的光还原方法,在氙灯光照下,将氯金酸还原为金纳米颗粒,成功制备了Au/TiO2 复合纳米阵列。探讨了这种Au/TiO2 复合材料在可见光照射下的等离子体效应,和相应的光催化活性与稳定性。讨论和研究了等离子效应引起的光热效应对样品表面温度变化的影响,并探讨了该光热效应对光催化反应的促进作用。(3)基于目前对于锐钛矿二氧化钛作为锂电池负极的研究报道,通过简易的水热法制备了核壳结构TiO2@α-Fe2O3,并对其进行了相应的XRD、SEM、TEM 表征,深入研究了负载α-Fe2O3后的TiO2作为锂电池负极材料应用的性能。研究了该复合TiO2@α-Fe2O3间的晶界面。深入分析了其循环过程中具有高稳定性的原因。