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TiO2作为一种光催化基础科学问题研究的模型材料，一直是研究者关注的热点。目前对TiO2的研究主要集中在通过离子掺杂、半导体复合，贵金属沉积等手段提高其光催化活性，而对于TiO2本身的微结构对光催化活性的影响则研究较少。在TiO2微结构中，晶型和晶面对有效分离光生载流子以及调控光催化反应活性方面具有重要作用。 本论文中采用简单的低温水热法合成暴露不同晶面的三种不同晶型（金红石、锐钛矿、板钛矿）的TiO2纳米棒(TN)，并考察了合成工艺中过氧钛酸溶胶的pH值对TiO2材料晶型结构的影响;研究发现，高pH值的PTA溶胶容易合成锐钛矿TiO2，而低pH值的PTA溶胶则易获得金红石TiO2，这主要是由PTA结构中的OH键含量决定的。利用光还原沉积贵金属Pt和光氧化沉积金属氧化物PbO2的方法研究了光生电子和空穴在所合成晶面表面的分布区域;实验表明，金红石型TiO2纳米棒(RTN)样品中，{110}和{111}晶面可以分别作为光催化反应中的还原和氧化活性位点;板钛矿型TN样品中，{210}和{111}晶面可以分别被视为光催化反应中的还原和氧化活性位点。通过电化学阻抗法获得材料的平带电位Efb，而样品的平均长宽比rasp则从TEM图中统计得到。不同pH值的PTA溶胶所合成TN样品的rasp和Efb均有所差异。在RTN样品中，随着pHPTA值的升高，样品的rasp先降低后增加，而Efb则先增加后降低。在合成RTN过程中，发现所合成的样品均暴露了{110}和{111}晶面，而加入不同量的PVP和PVA可以改变所合成金红石样品的长宽比rasp和平带电位Efb。 所合成TiO2纳米棒样品的光催化氧化和还原活性通过光催化降解亚甲基蓝和还原Cr(Ⅵ)的效果进行评价。不加聚合物PVP或PVA条件下合成的TiO2样品中，金红石型TN样品光催化降解亚甲基蓝的效果较佳，而板钛矿型TN样品光催化还原Cr(Ⅵ)的活性最好。相比于其他所合成的TN样品，板钛矿TN-10的导带电位最负。较高的能量势垒使电子和空穴有效分离，降低了其复合几率;且分离的光生电子能量更高，有利于光催化还原反应的发生。rasp越高的金红石样品，光催化降解亚甲基蓝的活性越高，其一级反应动力学常数k值与rasp呈线性相关关系;而Efb越负的样品，光催化还原Cr(Ⅵ)的活性越好，其一级反应动力学常数k值与Efb亦具有线性相关关系。由此推测，RTN样品的rasp和Efb分别为影响材料光催化氧化MB和还原Cr(Ⅵ)活性的关键因素。 本论文的工作有助于进一步理解TiO2晶体结构与光催化性能的关系，对设计高效TiO2光催化剂具有重要的指导意义，并为基于TiO2的复合光催化剂去除水体中污染物的研究提供一定的理论依据。