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随着工业的快速发展，环境污染问题和能源损耗问题日益加重，严重地阻碍了经济的发展和人们的健康生活。使用二氧化钛纳米材料做光催化剂能够在不产生二次污染物的前提下有效的去除废水中的有机污染物，使其成为废水治理的一种有效方法;使用二氧化钛纳米材料做锂离子电池的负极材料其具有高充放电比容量和稳定性，在能源领域应用中有较强的吸引性。这就使得二氧化钛成为环境保护和能源节约研究的热点。本文采用简易的水热/溶剂热合成方法在温和，易控制的实验条件下制备出了二氧化钛实心介孔球、二氧化钛中空介孔球、TiO2/RGO复合纳米材料，并采用SEM、TEM、XRD等检测分析手段对所制备的材料进行了结构和形貌的表征。分别对二氧化钛实心介孔球的光催化性能、二氧化钛中空介孔球的光电化学性能以及TiO2/RGO复合纳米材料的光催化和光电化学性能进行了研究。本文的主要研究如下: 一、NaOH，LiSO4·H2O，TiCl3，蒸馏水，无水乙醇作为实验原料，采用简易的水热/溶剂热合成方法制备出了二氧化钛纳米球。该实验过程中没有添加任何的表面活性剂和模板剂，没有经过高温煅烧，具有无污染、耗能低、实验条件易控制等优点。在该实验过程中LiSO4·H2O对纯锐钛矿相球状二氧化钛的形成至关重要。所制备的二氧化钛实心球的光催化性能高于P25;所制备的二氧化钛中空介孔球在低倍率充放电电流下，循环80周之后充放电比容量依然高于二氧化钛的理论容量。 二、本文采用改良的Hummers方法制备氧化石墨烯，并采用简易的水热合成方法制备合成TiO2/RGO复合纳米材料。与之前报道过的水热方法相比，在该实验过程中没有添加任何的表面活性剂，没有经过高温煅烧。更重要的是本文所制备的TiO2/RGO复合纳米材料中的TiO2纳米粒子的尺寸更小，分布更均匀，石墨烯含量更低。该复合材料循环100周之后，在1C的充放电电流下的充放电容量是178 mAhg-1;TiO2/RGO复合纳米材料的吸光区得到了扩展，在可见光下就能够降解有机染料。本文的研究能有利于探索高功率密度的以二氧化钛为基础的纳米复合物用于锂离子电池负极材料的研究，能够推进二氧化钛复合物在可见光下降解有机污染物的研究进程。