随着现代社会的发展,能源与环境成为掣肘人类社会进步的两大重要问题。二氧化钛(TiO2)作为一种性能优异的材料,自诞生以来就一直受到各行业的青睐。同时,它以其低廉的成本、良好的稳定性、自放电点位低、高光吸收特性、耐光腐蚀、绿色环保等诸多优良的性能,在锂离子电池(LIBs)与光催化方向均有非常广阔的应用前景,可被用于储能和降解水污染方面。然而,二氧化钛同样具有应用缺陷,这些缺点一定程度上限制了它的应用。它作为电极材料时的理论容量较低,电导性较差。同时,在光催化方面,二氧化钛虽然活性很高,但带隙较宽,对可见光的利用较差,且光生电子-空穴易发生复合。为了克服这些缺点,需要对二氧化钛进行一系列改性。本论文提出一种简便、经济且环保的冰冻模板法合成了CNTs/TiO2纳米片材料。碳纳米管(CNTs)的掺杂显著提升了材料的电导性和稳定性,增强了复合材料对可见光的吸收,同时二维纳米片的形貌结构也为材料带来了更大的比表面积和更多的活性位点,提升了离子交换效率。本工作首先探究了不同直径CNTs复合TiO2对CNTs/TiO2纳米片电化学性能提升的影响,结果显示8 nm CNTs对CNTs/TiO2纳米片的提升效果最优。8 nm CNTs/TiO2纳米片在100 mA·g-1电流密度下的首圈放电比容量达到260.2 mAh·g·1,100圈后为210.0 mAk·g-1 100圈循环后的可逆容量相比TiO2纳米片提升了43.1%。同时在1OOOmA·g-1电流密度下初始放电容量为130.1 mAh·g-1,循环1000圈后的可逆容量为121.8 mAh·g-1,相对于起始容量,平均每圈容量损失仅有0.0064%,具有极高的循环稳定性,同时整个循环充放电过程的库伦效率也均维持在100%左右。接下来探究了不同掺杂量CNTs对CNTs/TiO2纳米片光催化性能的影响。表征结果显示,CNTs的掺杂量越高,TiO2的晶粒尺寸越小,CNTs/TiO2纳米片的光生电子-空穴复合率越低,且对可见光吸收范围越大。但CNTs本身不会受激发形成光生电子,CNTs含量过高会显著影响CNTs/Ti02纳米片光催化活性。当CNTs的质量比达到20 wt.%时,CNTs/Ti02纳米片在可见光光照下3 h后对亚甲基蓝的降解率为72.1%,达到了最优的光催化活性,相比单一TiO2光催化剂提升了26%。最后,通过冰冻模板法及低温煅烧(250℃)制备了无定形Ti02纳米片。表征了无定形Ti02纳米片的电化学性能,它在100 mA·g-1电流密度下的首圈放电比容量达到了736.9 mAh·g-1 100圈后仍保持在404.8 mAh·g-1,且1000 mA·g-1的大电流密度下1000圈后的容量为256.2 mAh·g-1,均远高于晶态TiO2纳米片。实验表明无定形TiO2纳米片的电化学性能有了很大的提升。