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二氧化钛（TiO2）作为应用最广泛的半导体材料,因其储量丰富,结构稳定,环境友好等优点,主要被应用在光、电催化领域。然而二氧化钛较低的载流子分离传输效率严重地影响其进一步的应用。通过同质结、异质结的界面工程可以有效地提高表界面间分离传输效率调控。同时,通过氧空位（VO,n型导电性）和钛空位(VTi,p型导电性)的空位工程调控可以提高晶体本征分离传输效率。因此,在n型半导体二氧化钛中通过界面氧空位和钛空位的调控,不仅可以实现界面工程和空位工程的双重优势,而且界面n-p效应还有利于载流子择向传输,大幅度提高载流子的分离传输效率。晶体空位的构筑通常需要高能量,本论文以界面氧高迁移率特性为核心,在温和体系（350°C开放体系煅烧）中,实现了纳米二氧化钛的VTi和VO的同质构筑,提高了载流子的界面n-p传输,揭示了界面n-p效应对光催化和电化学性能的影响机制。具体内容如下:本论文首先实现了n型二氧化钛半导体中的p型结构构筑。利用甘油钛酯的界面富氧特性,成功合成出由空心管构筑的含钛空位和配位碳的二氧化钛微球。通过电子顺磁共振（EPR）及X射线光电子能谱（XPS）等表征手段证明了钛空位的存在,通过先进电子显微技术及光谱、能谱等多种表征手段证明了配位碳和二氧化钛的界面复合,揭示了载流子从晶格到钛空位到配位碳的高效传输机制,并进一步通过光/电性能测试证明了钛空位/配位碳的界面复合对其性能具有显著的提升作用（光催化性能4.7倍于表面复合钛空位/碳二氧化钛,1.8倍于商业二氧化钛纳米管/碳;电化学性能2.5倍于表面复合钛空位/碳二氧化钛）。其次我们将含钛空位/配位碳的p型二氧化钛纳米管结构引入到含氧空位的n型二氧化钛微球上,实现了纳米尺度上的界面n-p构筑。通过EPR和XPS证明了材料中氧空位和钛空位的存在,通过先进电子显微技术证明了p型和n型二氧化钛材料形成了纳米尺度的界面融合,揭示了载流子从氧空位到钛空位到碳的高效传输机制,并进一步通过光/电性能测试证明了氧空位/钛空位/配位碳的界面复合对其性能具有显著的提升作用（光催化性能1.8倍于n型二氧化钛/碳,1.9倍于商业二氧化钛/碳;电化学性能1.8倍于n型二氧化钛）。最后,在原子尺度上实现了二氧化钛微球的氧空位/钛空位界面同质复合,通过二维核磁三量子技术、EPR和XPS等表征手段证明了氧空位和钛空位的存在,通过先进电子显微技术证明了无定形和结晶相在界面上形成了原子尺度的融合,揭示了载流子从氧空位到钛空位的高效传输机制,并进一步通过光/电性能测试证明了界面的n-p效应对二氧化钛的光/电性能上都有很大提升（光催化性能2倍于n型二氧化钛,1.5倍于商业纳米二氧化钛;电化学性能1.9倍于n型二氧化钛）。