二氧化钛光催化技术有望为解决环境污染和能源短缺问题提供一种方案。低量子效率是目前TiO2光催化应用受限的主要原因。构建分支一维纳米结构(纳米树)、外加偏电压都可以实现光生电子-空穴的快速分离,从而提高Ti02光催化效率。本文构建了系列TiO2纳米树,系统研究了主干形貌、长度、分支长度对其光催化及光电催化性能的影响。同时,通过调控TiO2纳米树主干和分支的晶型,探究相结对光催化及光电催化性能的作用。论文取得的主要结果如下:1)形貌对TiO2纳米树光催化及光电催化性能的影响:调控钛金属碱热技术中NaOH的浓度,制备锐钛矿纳米带主干(5MNaOH)和纳米线主干(1.25M NaOH);调控碱热反应时间,制备不同长度(1μm,3μm,8μm)的锐钛矿纳米线主干。利用溶液燃烧结合化学沉积技术制备前驱液,在上述主干上生长锐钛矿TiO2纳米分支构建纳米树。相对于纳米线,纳米带TiO2光催化降解苯酚效率更高,这主要得益于纳米带有一较薄维度,有利于载流子快速扩散至表面参与反应。纳米线主干具有更强的光吸收能力,除了一维结构作为电子定向迁移通道之外,其中间层厚度较小,因此具有更为优异的光电催化性能。约3μm长的纳米线主干的电子迁移距离适中,与目标降解物接触充分,同时中间层厚度较小,偏电压作用下电子迁移阻力小,因而表现出最好的光电催化性能。不同分支长度对不同主干纳米树性能的改变不尽相同。但是,合适的分支大小可以改善一维纳米结构比表面积小的缺陷,形成网络结构,促进反应液渗透,有利于光电催化性能。2)晶型对TiO2纳米树光催化及光电催化性能的影响:利用HC1体系,实现了 Ti片上金红石纳米棒阵列的水热沉积。后续热处理后,金红石纳米棒结晶度提高,与Ti基板更好结合,光电催化性能是光催化性能的269倍,可以在2h内实现降解苯酚。进一步地,在金红石纳米棒上生长锐钛矿分支,构建金红石/锐钛矿TiO2纳米树。纳米树的光催化性能有小幅提升,这主要得益于光吸收能力的显著增强,以及相结对光生载流子分离的促进作用。但是其光电催化性能反而随着分支沉积时间的延长而下降。初步尝试了在3 μm长锐钛矿纳米线上沉积金红石分支,构建锐钛矿/金红石TiO2纳米树。结果显示,相结有利于提高TiO2纳米树的光催化性能。但是,应用于光电催化降解苯酚时,由于所提供的外加电场与内在自建电场方向的差异,反而降低了光电催化降解苯酚的效率。