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自1972年Fujishima和Honda发现TiO2电极光解水以来，二氧化钛及其他半导体光催化材料由于在水和空气净化及太阳能转化方面具有广泛的潜在应用前景而被人们深入研究。在各种氧化物光催化剂中，TiO2由于具有氧化能力强、无毒、光和化学稳定性好以及廉价等优点而成为最合适的光催化材料。正是由于这些优异的性能，使得二氧化钛在除臭、抗菌以及抗污、亲水、防雾和除去水和空气中有害物质等许多领域具有广泛的应用。虽然TiO2是一种公认的较为有效的光催化剂，但从实际应用和商业化考虑，TiO2光催化材料的光催化活性必须进一步提高，当前高活性TiO2光催化剂的制备和TiO2粉末光催化剂的固载仍然值得优先考虑。本论文从TiO2的水热表面氟化以及大孔介孔二氧化钛光催化材料的制备两方面进行了有益的探索，所取得的成果如下：
以钛酸四丁酯（Ti（OC4H9）4，TBOT）为前驱物，在氟化氢铵、乙醇和水的混合溶液中通过一步水热法制备出表面氟化的高光催化活性锐钛矿相介孔二氧化钛（F—TiO2）粉末。通过X射线衍射、X射线光电子能谱、N2吸附—脱附等温线、紫外可见吸收光谱和透射电子显微镜对所制备的样品进行了表征分析。在紫外灯照射下，二氧化钛表面产生的羟基自由基以对苯二甲酸为分子探针通过荧光技术进行了检测。二氧化钛的光催化活性是能过在紫外光照射下光催化氧化降解空气中的丙酮来检测的。结果表明，表面氟化二氧化钛的光催化活性明显离于纯TiO2及商用Degussa P25 TiO2粉末的光催化活性，这是因为表面的≡Ti—F基团具有很强的吸电子能力，它减少了光生电子和空穴的复合，促进了游离羟基自由基的产生。当氟和钛的原子比（RF）为0.5时，所制备的二氧化钛粉末具有最高的光催化活性，基表现反应速率常数k是P25的三倍多。
通过将蒸馏水逐滴加入到钛酸四丁酯涂层中制备出具有分等级无序的海绵状大孔/介孔TiO2。实验结果表明，未煅烧的样品具有较好的光催化活性和多峰孔径分布。随着煅烧温度的升高，TiO2的晶化增强，光催化活性提高。当煅烧温度为400℃时，样品具有最好的光催化活性。进一步提高煅烧温度，样品的比表面积急剧减小，其光催化活性逐渐降低。在600℃煅烧的样品具有最好的比光催化活性，这是由于其高的结晶引起的。