纳米结构体系是当前纳米材料领域派生出来的含有丰富科学内涵的一个重要的科学分支,纳米结构的组装体系研究已经成为目前纳米材料研究的前沿住到方向。以纳米棒、纳米线、纳米管等一维纳米材料或纳米片、纳米带等二维纳米材料又或者枝晶结构的三维纳米材料为基本构造单元,采用物理和化学等方法在一维、二维和三维空间的有序组装形成的纳米复杂结构有可能呈现出新的特异行为和特殊性能。这样不仅可以增强材料特定方向的性能,而且还可以为研制新型纳米集成器件、微型传感器和光电晶体管等提供理论和技术支持。　　 二氧化钛(TiO2)是一种典型的宽带半导体材料,由于其独特的物理化学性能,以及在催化、自清洁(润湿性)、气体传感器、光伏电池等领域的出色表现,使二氧化钛纳米材料的合成备受关注。对二氧化钛基纳米单元在空间上进行可控的组装或刻蚀,从而制备出在较大尺寸上具有某种特殊取向结构的微型集合体,是纳米TiO2系列材料的优异性能能否得到真正应用的关键。　　 近年来,各种各样的TiO2基元材料已经被合成出来,但是由TiO2基元组装而成的多级结构材料报道较少。本出站报告选取纳米TiO2为研究对象,采用条件温和、环境友好的水热法,可控合成了具有特殊形貌结构的纳米结构材料。本出站报告的研究内容主要分为以下两个方面:　　 (1)采用简单的水热法,利用钛酸四丁酯在草酸体系下合成了多级结构组成的榴莲状金红石型二氧化钛十二面体微米颗粒,实现了具有特殊形貌的金红石型二氧化钛在弱酸体系下的可控合成。并且对在草酸条件下生成金红石型二氧化钛的原因进行了分析。通过分析可以知道该多级结构的金红石微米颗粒是通过前驱体草酸氧钛的外延生长得到的。前驱体草酸氧钛由于其内部{001}、{010}、{012}以及{001}方向上都存在这与金红石{001}方向上的4重螺旋轴结构类似的共角相连的钛氧八面体链状结构。这种草酸氧钛晶体与金红石晶体内部结构的匹配使得金红石的外延生长方向可以得到控制。　　 (2)通过对钛酸锂钾在盐酸体系中的水热转化,我们得到了一系列由不同晶相组成的纳米复杂结构体系1＃-9＃。通过对盐酸浓度,水热反应时间以及温度的调控,我们首先得到了一系列由金红石型和锐钛矿型组成的复杂纳米结构的二氧化钛材料2#-9#,并对其光催化性能进行了表征,验证了金红石型和锐钛矿型二氧化钛光催化性能的最佳混合比例。锐钛矿与金红石混合二氧化钛材料中,当锐钛矿与金红石含量分别为75.4％/24.6％时,光催化效率最高。并且我们还得到了在反应初期的产物—锐钛矿颗粒在钛酸片上定向生长的初期结构材料1#。通过对反应机理的合理推测,我们分析该初期产物的光催化活性大幅提高的原理是由于该材料中存在着大量与高活性的锐钛矿(001)面结构类似的HTO的(010)面。并通过XRD、SEM、TEM、HRTEM、SAED等测试手段对其结构进行表征,证明了我们的推论,为设计具有高光催化活性的材料提供了理论基础。