纳米TiO2具有良好的生物相容性、稳定性、易得性和相对较低的成本,广泛应用于环境污染物净化、生物技术、储能等领域中。去合金化法是一种制备纳米材料简单高效的新方法,近年来研究者采用去合金化法制备了不同形貌的纳米TiO2,并探讨了其形成机制,但理论仍不完善,且纳米TiO2较大的禁带宽度和相对较低的导电性限制了其进一步扩展应用。本论文采用去合金化法制备多级纳米结构TiO2,系统研究了前驱体成分、去合金化时间、去合金化温度、去合金化溶液浓度和去合金化气氛对纳米TiO2结构和价态的影响,实现同步掺杂和氧缺陷调控,探讨了不同条件下纳米TiO2形成机理,并研究了纳米TiO2在锂硫电池和光催化材料中的应用。（1）在空气气氛下,温度为25℃,Ti10Al90合金在2 mol/L的Na OH溶液中去合金化72 h,可制备孔径约为40 nm的纳米多孔TiO2。随着去合金化时间的延长,多孔形貌由条带表面逐步深入到内部。同时,随着去合金化温度和溶液浓度的增加,产物平均孔径逐渐增大且呈不均匀分布。此外,在氩气气氛下,Ti10Al90合金在2 mol/L溶液中去合金化24 h,形成了孔径约为6 nm的氧缺陷纳米多孔TiO2(TiO2-x)。当去合金化时间延长至48 h时,孔径增大,氧缺陷消失。空气气氛下去合金化的产物表面孔径粗大且分布不均匀,同时没有氧缺陷生成。（2）Ti30Cu70非晶合金条带去合金化48 h,获得平均长度91 nm,直径约30 nm的N掺杂纳米棒状TiO2,禁带宽度为2.91 e V。随着去合金化时间的延长,纳米棒尺寸和禁带宽度逐渐增大。去合金化72 h时,TiO2平均长度和直径分别为490和250 nm,禁带宽度为2.98 e V。并且随着去合金化时间的延长,TiO2中的N含量逐渐降低。（3）TiO2-x/S复合材料作为锂硫电池正极材料,在1 C的电流密度下经过1000次循环后的容量保持率为60.06%,而无氧缺陷的TiO2/S正极容量保持率仅为28.70%。同时,纳米多孔TiO2/氧化石墨烯（GO）复合物作为锂硫电池隔膜材料,在0.2 C的电流密度下经过100次循环后容量保持率为76.48%,而具有原始隔膜的锂硫电池的容量保持率仅为61.65%。（4）去合金化48 h的N掺杂TiO2/（Ca,Y）F2:Yb3+,Tm3+复合材料作为光催化剂。在980 nm的近红外光照射10 h后,对甲基橙的降解率为65.6%。随着去合金化时间延长,N掺杂TiO2复合材料对甲基橙的降解率逐渐降低。去合金化时间为72 h时,其降解率为22.7%。