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自从Fujishima等研究人员首次发现Ti O2具有光电化学裂解水效果后,光催化技术在污染物治理和能源转换等领域一直受到广泛关注。作为最先被应用于半导体光催化领域的纳米材料,Ti O2因其光催化效率高、稳定性好、原料丰富等优点,不断被研究并应用于光电催化方向。但是,作为一种带隙较宽的半导体,Ti O2存在无可见光响应,光生电子空穴易重新复合等问题,针对此类问题,对Ti O2纳米光催化材料进一步改进研究是一项非常有意义的课题。改性的方法主要包括本征缺陷的诱导,异质结的构造,贵金属沉积等。另外,不同维度纳米Ti O2材料的性质又各有不同,对多形貌纳米Ti O2材料的研究及改性不仅提高Ti O2材料本身的光催化应用潜力,也为其他多维度纳米光催化材料的设计研究提供了实验依据。本论文的主体内容如下:1. 针对于单体Ti O2无可见光响应的问题,实验中采用水热法,不借助任何模板,在稀释的盐酸溶液中制得了Ti3+和氧空位稳定共掺杂的宏观Ti O2薄片,其微观形貌为定向排列的纳米棒。此部分实验为制备Ti3+和氧空位共掺杂的Ti O2纳米棒阵列提供了一种新的实验方法。2. 针对目前碱法制备锐钛矿性二氧化钛纳米带影响因素较多且对其形貌性能影响较大的问题。实验系统研究了碱水热法制备Ti O2纳米带的实验影响因素。如钛源、原料配比、水热条件及热处理制度等,得出了碱性水热法制备锐钛矿型Ti O2纳米带的最佳实验条件。3. 在第二部分实验的基础上,采用水热法和银氨溶液法,报道了介面电阻小、载流子分离率高、可见光下光催化活性高的Ti O2/Ag/Mo S2/Ag复合材料的制备方法及其光催化应用。Ti O2纳米带的上负载的第一层Ag不仅提高了Ti O2纳米带的粗糙度,有利于Mo S2均匀生长在Ti O2纳米带外部,而且降低了Mo S2与Ti O2的界面阻力;再者,沉积在Mo S2表面的Ag纳米颗粒会加速Mo S2基面的电子转移速率,Ag的表面等离子体共振作用进一步增强了该复合纳米材料的光催化效率。4. 此部分采用酸水热法制备出Ag沉积Ti3+自掺杂蓝色Ti O2纳米片并对其性能进行研究。此部分实验主要包括两个主要内容:一是通过硫酸（H2SO4）和氢氟酸（HF）的腐蚀使内部Ti3+暴露;二是根据仿生学观点,模拟细胞膜上载体蛋白的作用（起到细胞内外大分子物质传输的作用）,将沉积在粗糙Ti O2纳米片表面上的Ag纳米颗粒视为载体蛋白,将Ti O2纳米片内部产生的电子转移到外部参与光催化反应。如此制得的Ag沉积Ti3+自掺杂蓝色Ti O2纳米片解决了Ti3+自掺杂的Ti O2具备可见光响应但光催化效率却较低的问题。5. 针对纳米Ti O2材料难以回收利用的问题,此部分通过溶胶凝胶法得到了Zn+改性的Ti O2气凝胶。通过正硅酸四乙酯浸泡可以增加湿凝胶的骨架强度,通过常压干燥即可成功获得了密度小、孔隙率高的Zn掺Ti O2气凝胶。此种气凝胶具有优越的吸附及可见光光催化能力。综上所述,本论文主要通过水热法制得了一维Ti O2纳米棒、纳米带,二维纳米片,通过溶胶凝胶法制得Zn掺杂Ti O2气凝胶。为了进一步实现它们在可见光下的应用,通过本征缺陷的诱导,异质结的构造等方法对其进行改性。并且通过相应的测试手段研究它们的光催化还原Cr（Ⅵ）与光降解有机染料方面的应用及光催化作用机理。