纳米TiO2一直是纳米材料研究领域的明星材料，由于它具有优异的光催化性能一直倍受人们关注。二十多年来，围绕增强纳米TiO2光催化效应，科研工作者进行了不懈的努力；主要趋势是：一是通过掺杂和与其他材料的复配，拓展光吸收的范围，由紫外波段向可见光波段扩展，提高光吸收效率；二是增加比表面积，重点是合成外表面为高能面和次高能面的纳米TiO2，以利于增强其光催化活性。这些挑战性问题，至今仍是该研究领域的热点。本论文围绕上述关键性问题，进行了比较系统的研究，主要创新成果如下：　　 1.在前人基础上，通过阳极氧化法制备出TiO2纳米管阵列，并以其作为原材料，采用水热法成功制备了单晶锐钛矿纳米斗构成的微米球。形成机理分析表明，这种单晶纳米斗是TiO2纳米管经过膨胀，溶解.再结晶等复杂过程转变而成。而且，这种单晶锐钛矿TiO2纳米斗具有开口空心结构，其表面暴露出一个(001)商能面和八个(101)次高能面。在紫外光照射下，这种结构的纳米TiO2光催化性能得到大大提高，并具有稳定的光催化活性，见论文第四章。　　 2.通过C2H2在高温下分解，对阳极氧化法制备的TiO2纳米管陈列进行碳掺杂处理，有效的拓展了纳米TiO2光催化剂的光谱响应范围。研究发现，碳掺杂的二氧化钛纳米管阵列在太阳光条件下，具有良好的光催化活性。这为发展可见光纳米TiO2光催化剂的制备提供了有益的参考，见论文第三章。　　 3.在低浓度的HF中，对带有Ti片衬底的阳极氧化的TiO2纳米管阵列进行水热法处理，获得了单晶锐钛矿TiO2纳米颗粒组成的纳米隧道阵列。这种带有衬底的纳米隧道阵列有望作为光催化剂应用于流动液体中，也可用于太阳能电池电极材料。