环境污染和能源短缺是21世纪全人类面临的最大挑战。半导体光催化技术在解决环境和能源问题方面具有一定的潜能。二氧化钛因其独特的光学和化学性质而被认为是光催化领域最具代表性的半导体之一。但是二氧化钛禁带宽度大(只能吸收紫外光)，量子效率低(光生电子和空穴容易复合)，严重阻碍了其大规模的应用。　　本论文通过增大二氧化钛的表面积，结晶度和光吸收能力系统的研究了制备高活性二氧化钛光催化剂的方法。其主要内容如下：　　第一，以硫酸钛为钛源，氟化铵和过氧化氢为添加剂，180℃水热处理其混合物，快速(3 h)制备了由空心纳米颗粒(TiO2-HNP)组成的空心球(TiO2-HMS)。用TiO2-HMS-HNP代表这种新型的多级空心结构。研究了氟化铵和过氧化氢对TiO2-HMS-HNP形成的影响。提出了过氧化氢辅助的两次氟离子化学诱导自转变TiO2-HMS-HNP形成机理。　　第二，以(NH4)2TiF6为钛源，尿素为酸碱中和剂，通过水热法研究了过氧化氢对TiO2-HMSs形成的影响。研究发现过氧化氢不仅能够促进二氧化钛的结晶，还能够加速二氧化钛空心球的形成。加入过氧化氢所制备的催化剂由于高结晶度和空心结构的协同作用而显示出增强的光催化活性。　　第三，碱性环境中水热处理传统的锐钛矿二氧化钛空心球制备了海胆状的二氧化钛多级空心微球。多级空心微球因具有较大的表面积而显示出相当强的光催化活性，其光催化降解速率常数是商用P25的3倍。　　第四，以钛酸四丁酯为钛源，氢氟酸为形貌调控剂，钛粉为还原剂，水热法制备了可见光响应的Ti3+掺杂的带有暴露高能(001)面的二氧化钛纳米晶。所制备的催化剂显示出明显的可见光催化活性。然而，高浓度的Ti3+将产生光生电子和空穴的复合中心，这不利于二氧化钛光催化活性的提高。