半导体TiO₂光催化氧化技术在污水处理、空气净化、抗菌、防雾和自洁净玻璃等领域具有广阔的应用前景。本论文针对TiO₂在实际应用中存在的各种问题，重点在高活性纳米TiO₂光催化剂的制备、纳米TiO₂粒子光催化剂的固载、一维TiO₂空心结构和高活性无钠TiO₂薄膜的简易合成等方面进行了有益的探索，其主要内容如下：第二章，为了制备高活性纳米TiO₂光催化剂，发展了大比表面积锐钛矿TiO₂纳米光催化剂的制备新技术。以大比表面积和高孔体积的钛酸盐纳米管／线为前驱体，通过对钛酸盐纳米管／线热处理温度或对钛酸盐纳米管水热处理时间的控制制备了高活性纳米TiO₂光催化剂。用该方法制备的纳米TiO₂光催化剂较好地保持了钛酸盐纳米管／线大比表面积和高孔体积的优势，从而大大提高了光催化剂的催化活性，为进一步发展高活性纳米TiO₂光催化剂的制备方法提供了新的思路。第三章，为了克服粉末光催化剂在使用过程中存在易团聚和难分离，和薄膜光催化剂存在比表面积小和光催化活性较低的缺点，发展了均匀分散TiO₂纳米粒子光催化剂在低温下（＜80℃）的固载新技术。以钛酸盐纳米棒和钛酸盐纳米管为载体，分别制备了TiO₂纳米粒子／钛酸盐纳米棒和TiO₂纳米棒／钛酸盐纳米管复合结构光催化剂；同时，以玻璃纤维为载体，在其表面均匀固载了TiO₂颗粒光催化剂。用该方法制备的TiO₂光催化剂除了能保持纳米粒子大的比表面积外，在光催化反应完成后，还可以很容易地从液相反应体系中分离出来并反复利用，为新型高活性纳米TiO₂光催化剂的固载技术提供了新的思路。另外，发展TiO₂的低温制备技术可使TiO₂固载于在高温下不稳定，易于变形和破坏的基体表面，从而可扩展TiO₂光催化剂的使用范围，延伸其潜在的应用领域。第四章，为了简化模板法在制备TiO₂空心结构光催化剂中必须经历TiO₂在模板表面沉积（或生长）和模板去除的复杂过程，发展了以氧化钒纳米带为模板一步制备一维TiO₂空心结构光催化剂的方法。该制备方法的基本原理是氧化钒纳米带模板诱导TiO₂纳米粒子在其表面沉积形成核壳结构，同时氧化钒纳米带模板在原位被HF溶解导致空心结构的形成。这种一维TiO₂空心结构的成功制备为其它空心结构材料的合成提供了新的思路，为模板法制备各种功能材料提供了更为广阔的视野。第五章，为了简化无钠TiO₂薄膜在制备过程中的复杂步骤（在普通玻璃表面先镀制一层SiO₂作为阻挡层，然后再镀制TiO₂薄膜；或在镀制TiO₂薄膜后，对烧结的TiO₂薄膜进行酸处理），发展了在普通钠钙玻璃表面低温制备无钠锐钛矿TiO₂薄膜的新方法。用这种简易的低温方法制备的无钠锐钛矿TiO₂薄膜在自清洁玻璃，室内空气净化窗玻璃等方面具有广泛的应用前景。