作为新型功能材料的钛酸盐纳米管，具有良好的电化学、光化学性能，因此，在催化、储氢、化学传感器、离子交换、分子吸附等领域应用广泛。现阶段，人们对钛酸盐纳米管的研究还多停留在粉体方面,相比之下，集纳米管和薄膜优点于一身的钛酸盐纳米管薄膜材料比粉体材料在应用领域上的前景更为广阔。目前，采用水热法合成钛酸盐纳米管的研究已经取得了多方面的进展，但仍有许多问题尚未明确，对其形成机理、化学组成、性能及应用等还有待进一步研究。本课题采用水热法在钛基底上合成出管径小、稳定性强、与基底结合力良好的多层钛酸盐纳米管薄膜。为了确定合成纳米管薄膜的最佳反应条件，我们对反应条件进行了详细地考察，并提出了钛酸盐纳米管的形成机理。此外，我们选取不同的钛源，控制溶液碱度和冷却温度等反应条件，尝试将一维纳米结构的制备与自组装结合起来，成功地合成出鸟巢状钛酸盐纳米带自组装聚集体、绒球状钛酸盐纳米带自组装聚集体以及海胆状钛酸盐纳米管自组装聚集体，并通过引入碳酸钠模板，合成出碳酸钠-钛酸盐香蒲状纳米管自组装聚集体复合材料。通过考察钛酸盐自组装聚集体的结构以及一维自组装特性，我们提出了“生长-自组装”的两步生长机理。与此同时，我们对钛酸盐纳米管多层膜、纳米管自组装聚集体的应用性能进行深入研究，并利用金属掺杂等方法对其性能进行改善，为开发利用新型的钛基底表面钛酸盐纳米管薄膜材料奠定基础。我们分别以镍和银为掺杂元素对其进行掺杂改性。首先，采用离子交换法合成镍掺杂钛酸盐纳米管薄膜，结果表明：镍的掺杂导致了钛酸盐纳米管中出现了杂质能级，降低了其禁带宽度，提高光生电子-空穴对的分离效率，在可见光的吸收范围得到拓展，提高了对可见光的利用率。我们又通过光催化还原反应将Ag/AgNO3纳米粒子负载到钛酸盐纳米管薄膜上，合成了Ag/AgNO3修饰钛酸盐纳米管薄膜。Ag/AgNO3等离子共振效应增强了钛酸盐纳米管薄膜对可见光的吸收，提高了光催化活性。此外，Ag/AgNO3修饰钛酸盐纳米管薄膜还展现出奇特的光致变色特性和优良的抗菌性能。