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单层或薄层的氧化钛(TixO2)和二氧化钛(TiO2)纳米薄片是一种类似MoS2结构的新型二维材料，近年来由于其独特的二维结构和物理化学特性引起了人们的广泛研究。相较于零带隙的石墨烯和窄带隙的MoS2，TiO2是宽带隙的半导体材料，二维结构下其带隙更是扩宽到3.8 eV，介电性能好，在超薄高密度储能器件和高1（门器件等方面有着广泛的应用。 拉曼光谱已经成为研究类石墨烯二维材料的重要表征手段。随着原子层数（或样品厚度）的减少，二维材料中的晶格振动受到抑制或释放（随振动模式的不同而变化），从而测得的拉曼特征峰位移发生变化。因此拉曼光谱已经被应用于辨别石墨烯、二硫化钼、黑磷等材料层数的研究。 本文采用晶体的高温生长法和层状材料的化学液相剥离法相结合，制备得到了单层和少层的氧化钛(TixO2)纳米薄片，并研究了其在高温下的固-固态相转变过程。通过高温相变得到单层或少层的锐钛矿型二氧化钛(TiO2)纳米薄片。并在显微共聚焦拉曼光谱仪的辅助下，系统研究了二氧化钛纳米薄片的拉曼光谱变化与层数之间的关系。为了利用拉曼光谱辨别二氧化钛纳米薄片的层数，本文进一步结合低温样品室，研究了不同层数二氧化钛纳米薄片拉曼光谱随测试温度的变化。得到的主要结论如下: (1)高温生长法和化学液相剥离法相结合能够合成单层和少层的氧化钛纳米薄片，但是制备过程中的许多工艺参数如生长过程中的降温速率和剥离过程中高分子离子的浓度等都会对样品的制备产生影响。在KTO的高温熔融生长过程中，当降温过快时会生成副产物K2Ti6O13，这一材料并非层状结构，并不能剥离成纳米薄片。且降温速率慢有助于生成更大横向尺寸的KTO，进而得到更大的氧化钛纳米薄片。 (2)由氧化钛纳米薄片堆叠而成的薄膜在温度高于400℃时会发生固态相转变，生成锐钛矿型二氧化钛;当温度高于800℃时，则会继续开始生成金红石型二氧化钛，同时随着晶粒的长大纳米薄片变成一个个纳米颗粒。对于单片的氧化钛纳米薄片的相变行为研究则发现，随着样品层数（厚度）的减小，其相转变所需要的温度逐渐升高。单层氧化钛纳米薄片相转变生成锐钛矿型二氧化钛的温度高达800℃。 (3)随着层数的减少，少层锐钛矿型二氧化钛纳米薄片的主要Eg模式向高频率方向移动，且层数越少，移动范围越大。这主要是样品层数（厚度）变化所引起的声子限制效应所导致的。同时，随着温度的提高，少层和多层的二氧化钛纳米薄片的主要Eg模式同样向高频率方向移动，同时伴随着峰形的扩宽，且其频率对温度呈线性依赖。