随着环球工业的日趋发展,环境问题正得到越来越多的关注。很多方法诸如分析化学,生物化学,物理化学等都被用来解决污染问题。这其中,利用半导体二氧化钛作为光催化剂无疑是最具吸引力的方法之一。二氧化钛因为其高效率,低成本,对环境稳定等特殊性质,在多相光催化反应中起到了相当大的作用。在实验室范围内,基于二氧化钛的光降解苯酚,硝基苯,4-氯苯酚等都已经成功实现。而二氧化钛的一些基本物理化学性质,诸如颗粒大小,比表面,形貌和孔隙率等都被证明会对材料的吸附能力及光生电子空穴对的复合速率等产生影响。在这些因素中,一种被称为“混晶效应”的现象引起了我们的兴趣。当锐钛矿和金红石两种晶相同时存在,样品往往会表现出比单个晶相更高的光催化活性。本文拟针对这种特殊的晶相协同效应进行深入探讨和研究,并尝试用各种方法在相对温和的条件下来制备得到具有晶相结构的二氧化钛样品。通过一种快速便捷的环氧化物溶胶凝胶法,我们在超临界条件下合成制备了纳米晶体二氧化钛气凝胶,并对其在热处理后光催化降解苯酚的行为进行了研究。以直接干燥法制备的干凝胶样品被用来作为对比。利用一系列诸如氮气吸附,X射线粉末衍射,红外拉曼光谱,透射电镜以及紫外可见漫反射谱等手段,我们对气凝胶和干凝胶样品的微结构及表面性质进行了表征。可以发现,气凝胶样品在对颗粒尺寸,比表面大小,结晶度以及锐钛矿和金红石组成比例等方面都有很好的控制优势。而焙烧后的样品甚至表现出比商业产品Degussa P25更高的光催化活性。进一步研究发现,气凝胶样品的高光活性与其独特的相变形为关系密切。随后,通过运用非水溶剂诱导自组装的方法,我们以四氯化钛和钛酸丁酯为前驱体,P123为模板剂,成功制备了具有三维介孔结构的二氧化钛材料。X射线粉末衍射证明样品孔壁是由锐钛矿和金红石两种晶相组成。透射电镜则清楚地展示出样品的有序介孔排列结构。而进一步研究发现,通过调变四氯化钛和钛酸丁酯的摩尔比,也就是所谓的酸碱对比例,样品的孔道结构和晶相组成都会随之改变,并得到很好的控制。最后,我们使用硫酸钛和乌洛托品为反应物,成功地在室温下直接制备得到具有锐钛矿单一晶相的二氧化钛样品。光催化测试反应表明该样品是不错的光催化剂。热分析表明,直到750℃之后样品才会发生从锐钛矿向金红石相的转变,显示出样品非常高的热稳定性。