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一维纳米材料(纳米管、纳米棒、纳米带、纳米纤维等)由于结构特殊，表现出许多优异的物化性能。一维金属氧化物在许多方面如充电电池、电化学元件、传感器和催化材料等的潜在应用价值，促使其制备和表征等研究迅速发展。将金属氧化物或氢氧化物粉体在碱溶液中进行简单的水热处理，可以得到单一形貌的一维金属氧化物或氢氧化物材料。本文通过水热方法制备TiO2纳米管、二氧化铈和氧化镨纳米棒，通过负载金、铂、钯、氧化铜和磁性粒子等组分，对所制备的一维氧化物材料进一步修饰，表征它们的结构，并对修饰前后材料的催化CO氧化活性或光催化活性进行研究。主要研究分述如下：
一.水热法制备TiO2纳米管、CeO2和Pr6O11纳米棒
以锐钛矿型TiO2粉末为原料，通过水热处理制备TiO2纳米管。沉降测试表明TiO2纳米管具有比普通粉体优异的沉降性能。在不同温度及气氛下灼烧TiO2纳米管。试验发现与在空气中灼烧相比，氢气气氛中较低的灼烧温度就会导致TiO2纳米管破裂，而且灼烧温度对TiO2纳米管的光催化性能有很大影响，在空气中300℃为最佳灼烧温度。
以稀土金属单质铈和镨为起始原料，通过碱液水热处理，可以得到直径几十纳米，长达几微米的二氧化铈和氢氧化镨纳米棒，将氢氧化镨纳米棒进一步灼烧处理，则得到保持一维结构的Pr6O11纳米棒。
二.金修饰TiO2纳米管及金修饰CeO2和Pr6O11纳米棒的合成及性能
以HAuCl4作为金前驱体，通过浸渍-沉积法可以制备均匀负载有金粒子的TiO2纳米管(Au/TiO2NTs)，金粒子的平均尺寸随灼烧温度和HAuCl4溶液pH值的升高而增大。在氢气气氛中灼烧时，金粒子的形成与TiO2纳米管的破裂同时发生，从而生成小粒径的金纳米粒子。对CO氧化的催化性能研究表明：载体的形貌对催化剂的活性影响很大，用比表面积不高的市售TiO2粉末不容易制备出载金高效CO氧化催化剂；Au/TiO2NTs的催化性能还与金粒子的大小密切相关，小粒径的金颗粒对CO氧化有极强的催化活性；Au/TiO2NTs对CO氧化的催化活性随金含量的增加而提高，第二活性组分铜的加入会极大提高Au/TiO2NTs的催化活性。对Au/TiO2NTs的光催化性能研究表明：由于金可以接受电子，从而促进光生电子和光生空穴的分离，有效减少两者的复合，使TiO2纳米管的光催化活性提高；Au/TiO2NTs的光催化活性还与金的含量密切相关，金的最佳负载量为1wt.％。
通过浸渍-光还原法可以制备载金TiO2纳米纤维(Au/TiO2NFs)。由于TiO2纳米管的高表面能和高活性，在紫外光激发下会使其管状结构遭到破坏。由于Au-TiO2体系在CO氧化催化和光催化反应中的机理差别，导致Au/TiO2NFs灼烧后对CO氧化的催化活性提高，但是光催化活性降低。
以粒子尺寸可控的金溶胶作为金前驱体，通过沉积法和自组装法两种方法制备Au/TiO2NTs。在沉积法制备的Au/TiO2NTs中，金粒子仅在TiO2纳米管的外管壁上附着，而自组装法制备的Au/TiO2NTs中，金纳米粒子则在TiO2纳米管的内外管壁上均匀分布。而且两者的比表面积有很大差别：在外管壁上附着的金粒子会使TiO2纳米管的比表面积升高；而附着于内管壁上的金粒子会使TiO2纳米管的比表面积降低。
以稀土氧化物CeO2和Pr6O11纳米棒为载体，通过NaBH4还原HAuCl4制备载金催化剂，金粒子在载体上均匀分布，而且负载金后对CO氧化具有很高的催化活性。
三.铂和钯修饰TiO2纳米纤维的合成及性能
分别以H2PtCl6和PdCl2为前驱体，通过光还原法可以将铂和钯负载到TiO2纳米管上，但是由于TiO2纳米管的高表面能和高活性，在制备过程中管结构遭到破坏。但是所得载铂和载钯纤维均具有良好的光催化活性，而且都存在一个最佳负载量1.5wt.％。
以H2PtCl6为前驱体，通过氨水调节pH值的沉积-沉淀法，可以制备载铂TiO2纳米纤维，而且随pH值升高，催化剂中高价铂的含量越多，从而使负载金属接受电子的能力下降，导致光催化活性变差。
四.氧化铜修饰TiO2纳米管的合成及性能
采用浸渍法制备氧化铜修饰的TiO2纳米管(CuO/TiO2NTs)和氧化铜、氧化铈双组分修饰的TiO2纳米管(CuO-CeO2/TiO2NTs)。对CO氧化的催化活性测试表明：与TiO2粉末相比，以TiO2纳米管作载体具有很高的催化活性。当Cu/Ti原子比低于1∶12.5时，催化活性随氧化铜负载量的增加而变好；而Cu/Ti原子比在1∶12.5～1∶1范围内，开始形成CuO块体，CuO负载量对CuO/TiO2NTs催化活性的影响不大。第二种活性组分CeO2的加入对CuO/TiO2NTs的催化活性有一定影响，当Cu/Ce原子比为1∶2时，由于CuO和CeO2的协同效用，使CuO/TiO2NTs的催化活性提高。
通过沉积-沉淀法也可以制备高活性的CuO/TiO2NTs，但是与浸渍法制备的CuO/TiO2NTs相比，活性变差。而且随溶液的pH值升高，不易被还原的二价铜含量会相应升高，导致催化剂的活性变差。通过以上两种方法制备的负载氧化铜均具有较长的催化寿命。
五.磁性粒子修饰TiO2纳米管的合成及性能
分别采用磁性粒子Fe3O4和SiO2包裹后的γ-Fe2O3对TiO2纳米管进行修饰，制备具有磁性的TiO2纳米管。对所制备材料的光催化性能研究表明：由于Fe3O4与TiO2纳米管的交互作用以及Fe3O4的避光影响，导致TiO2纳米管负载Fe3O4后活性变差；而将SiO2包裹后的γ-Fe2O3负载到TiO2纳米管上，由于SiO2的介入，可以有效地降低TiO2与γ-Fe2O3之间发生交互作用，而且Ti-O-Si键的存在会使纳米管的表面酸度增强，从而有利于表面自由基的形成，增强TiO2纳米管的光催化活性。