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随着资源的过度利用和大自然的严重污染，生态环境遭受了严重的破坏。人们迫切需要开发出能够经济有效地利用能源且并不污染环境的新型功能材料。染料敏化太阳能电池(DSSC)是一种新型光电化学太阳能电池，由于它制作工艺简单、成本低和性能稳定，并且对环境无污染，具有良好的开发前景。它是解决世界范围内的能源危机和环境问题的一条重要途径。纳米TiO2薄膜是染料敏化太阳电池的重要组成部分，其形貌对电池性能影响显著。纳米TiO2正是这种能够净化环境的绿色功能材料，它不仅具有氧化能力强、无选择性、能耗低、无二次污染、降解完全等优点，而且还具有价廉、无毒、可长期使用等特点，所以成为近年来光催化技术研究的热点。其中，空心结构TiO2由于具有较大的比表面积，较高的孔体积，而受到人们越来越多的重视。本文主要围绕空心结构二氧化钛光催化材料的合成、表征和性能等方面的研究开展了如下工作：
以尿素为碱性催化剂，采用化学诱导自转变(CIST)方法制备了具有分等级结构的锐钛矿TiO2空心球，其壳壁由锐钛矿纳米晶组成。TiO2空心结构材料具有低密度、高比表面和分等级的孔结构，且表现出较高的光收集效率和电子传输速度。本文研究了煅烧温度对染料敏化太阳能电池光电性能的影响。随着煅烧温度的提高，电池的光电转换效率(η)逐渐增加。600℃度煅烧的电池表现出最高的光电转换效率。同时，对比研究了用锐钛矿TiO2空心球与商业P25电极制备的染料敏化太阳能电池的光电转化效率，其效率分别为4.82和4.35％。与商业P25制备的电池相比，锐钛矿TiO2空心球电池的较优的性能源于其大的比表面和分等级纳米孔结构。
TiO2基纳米管是以(NH4)2TiF6为钛源，以ZnO纳米棒为模板，在室温下在氟钛酸胺与硼酸的水溶液制备的。这种一步法制备TiO2基纳米管是基于模板沉积-原位模板牺牲溶解机制。本体系促进从无定形转变到锐钛矿的转变，发生在300℃，同时极大的抑制了从锐钛矿到金红石相的转变。同时，样品在300-800℃的温度范围内表现出良好的锐钛矿的稳定性。未煅烧样品表现出一个分等级的大孔介孔结构、400和600℃煅烧的样品表现出单峰介孔分布，而800℃煅烧的样品具有一个大孔结构。随着煅烧温度的增高，平均晶粒尺寸与平均孔径增加，同时，比表面积降低。紫外可见漫反射光谱表明在UV-vis区域的具有较强的吸收，随着煅烧温度的升高发生红移。其中，600℃煅烧的样品表现出最好的光催化活性，同时也具有最高羟基自由基，经过7 h的UV照射，MO完全被降解。这源于锐钛矿晶化程度的增强，ZnO-TiO2复合杂质作为光生电子-空穴的分离中心，介孔结构有利于催化反应中各种液体反应物和产物的快速扩散。