CNT/TiO₂复合膜在能源领域具有广阔的潜在应用价值。本论文通过化学气相法一步制备均匀连续的自支持CNT/TiO₂复合膜，并研究了其结构和电化学性能。制备过程中，将复合膜过水致密后，制备了CNT/TiO₂复合纤维，并初步探索了其吸附和力学性能。本实验制备的复合膜能连续纺出，产率约为120mg/h。复合膜具有均匀网络结构，细直少壁CNT构成相互连通的网络支架，竹节状CNT和TiO₂复合，搭在网络结构空隙；细直少壁CNT束直径约20nm，竹节状CNT直径约30-50nm，TiO₂粒径约40nm；其中TiO₂物相组成为金红石86.5wt.%、锐钛矿13.5wt.%；复合膜经简单裁剪后，可直接进行电化学性能测试，锂电首次放电容量达1037mAh/g，30mA/g电流密度下，容量为470mAh/g，300mA/g电流密度下，容量为250mAh/g。通过调节原料中钛酸丁酯的质量，可有效的改变复合膜中TiO₂含量，且TiO₂含量的变化，不会改变复合膜的网络结构；复合膜的比表面积、孔体积和锂电性能随TiO₂含量的增加而增加。对复合膜进行酸处理后，部分Fe被除去，但破坏了复合膜中竹节状CNT的结构，使得锂电性能、电容性能降低；对复合膜进行热处理，可有效的去除复合膜中的无定形碳，使得小电流下锂电性能提高、电容性能提高。CNT/TiO₂复合膜过水后致密，变成中空的CNT/TiO₂复合纤维，其对于甲基橙的吸附效果为90mg/g。双注入制备的纤维中，甲醇能纯化CNT纤维，使其断裂强度提高119%。