随着科技的高速发展，工业生产不断扩大，人类的生存环境则日益恶化。如何有效开发利用功能性材料治理环境污染，实现经济的可持续发展，已经成为人类社会亟待解决的共同问题。纳米TiO₂作为一种重要的宽禁带半导体材料，因其化学性质稳定，成本低廉，对生物无毒，光催化活性高，降解污染物无选择性且无二次污染等优点，在过去的几十年里得到了迅速的发展。本文以自制的纳米微晶纤维素为诱导剂，以四氯化钛为主要原料，采用水解法在30-80°C的温度下制备了具有不同形貌和晶体结构的TiO₂纳米晶体。纳米纤维素表面富含大量羟基，可通过氢键相互作用，促进TiO₂生长基元在其表面异质成核，在温和的反应条件下生长发育为形貌规整、结晶完善的纳米晶体。本文具体的研究工作包括以下几个方面。首先，采用无机酸水解法、碱再生法和高压均质技术制备了具有不同微观结构和结晶相态的纳米微晶纤维素HNCC、LNCC和RNCC。分别将此三种纤维素和羧甲基纤维素加入四氯化钛的水解体系中，诱导制备TiO₂纳米晶体，研究纤维素的微观结构和结晶相态对TiO₂晶体结构和性能的影响，并通过对比实验对纤维素诱导机理进行了初步探讨。其次，选择极具代表性的HNCC纳米纤维素作为诱导剂，通过大量的探索性实验研究了反应温度、时间、反应物浓度、外加无机酸和表面活性剂等因素对TiO₂纳米晶体形貌和晶体结构的影响，制备了具有正方形状、花状、纳米针状、球形、刺球形和板栗球状等各种微观形貌的TiO₂纳米晶体，采用TEM、HRTEM、SEM、XRD、BET比表面积等测试手段对制得的TiO₂样品进行表征，并以甲基橙溶液模拟染料废水，考察了各样品的光催化活性。再次，采用光还原法和化学还原法，成功在花状TiO₂晶体表面负载了一层纳米金属银单质，制备了Ag/TiO₂复合物，探讨了负载方法、外加助剂和AgNO3浓度对纳米Ag颗粒在TiO₂晶体表面分散性、均一性及粒径大小的影响。以甲基橙溶液为目标分解物，对各Ag/TiO₂样品进行光催化性能测试，结果表明，以NH3H2O和NaOH为助剂，采用光还原法，在AgNO3浓度为0.2%和0.5%条件下制备的Ag/TiO₂样品，光催化活性提高较为明显。以金黄色葡萄球菌和大肠杆菌为实验菌种，采用抑菌圈法，对制备的Ag/TiO₂复合物进行抗菌性能测试，表明各样品均具有较好的抗菌性能。最后，以聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺布和玻璃纤维为负载基体，先对其进行表面接枝改性处理，再采用原位生长的方法，在两种基体表面成功沉积上一层TiO₂纳米晶体，分析测试结果表明，TiO₂纳米晶体以化学键的方式牢牢接枝固定在基体表面，光催化降解实验证明，制备的TiO₂/PET和TiO₂/GF复合材料在紫外光照和自然光照下均表现出较好的光催化活性，尤其是TiO₂/GF效果更佳。TiO₂纳米粒子的接枝固定化，解决了悬浮体系中催化剂难以分离回收的问题。