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二氧化钛(TiO2)以其资源丰富、安全无毒、结构稳定等优点受到研究者的广泛关注，已在光催化领域得到广泛应用，也是一种极具发展潜力的锂离子电池材料。然而，组成单一、结构简单以及粒径大块化的TiO2不能充分发挥其性能以满足实际应用的需求。制备功能化并具有特定结构和大比表面积的TiO2，对改善与提高TiO2的性能具有重要意义。本文主要开展有序微/纳结构TiO2及其复合物的结构设计、制备及其光催化性能和电化学嵌锂性能的研究，得到如下结果： (1)采用简单的溶胶-凝胶法，辅以聚苯乙烯(PS)模板技术构筑多孔阵列TiO2，将其应用于光催化降解有机污染物和光催化制氢领域。通过研究阵列多孔结构与TiO2光催化性能之间的关系，阐明了TiO2形貌和孔径改变对其性能的影响规律。 (2)在多孔阵列TiO2的研究基础上，经铁功能化掺杂制备出掺杂铁的多孔阵列TiO2光催化剂。通过研究掺杂铁对TiO2微观结构以及电极过程动力学的影响，阐明了掺杂铁TiO2的光催化机理以及铁掺杂量对其光催化性能的影响规律。 (3)采用低温水热反应，制备出具有特定尺寸、形貌可控的二氧化钛纳米锥(TiO2-NCs)，详细研究了TiO2-NCs的制备条件、形成机理以及电化学储锂性能。在此基础上通过聚苯乙烯模板辅助技术构筑单层有序阵列TiO2-NCs空心球。通过研究TiO2-NCs空心球的有序微/纳结构与嵌/脱锂性能之间的关系，阐明了TiO2材料的结构设计对其电化学性能的贡献以及材料的结构改变对其电化学行为的影响规律。 (4)采用溶剂热回流法对TiO2-NCs空心球进行纳米氧化锡(SnO2)复合，制备出纳米SnO2/TiO2-NCs复合空心球，并将其用做锂离子电池负极材料。通过研究复合物的组成、结构和形貌对其电化学性能的影响，明确了各组分对其性能的贡献作用，并阐明了复合物结构与电解液的相互作用规律。