二氧化钛（TiO₂）具有高效,无毒,成本低,化学稳定性好等特点,在锂离子电池电极材料和光催化材料领域备受关注。就理论而言,TiO₂单胞嵌入一个锂离子后理论比容量可达335 mAh g-1,且其在充放电过程中表现出优异的电化学和结构稳定性,已然成为一类极具潜力的锂离子电池负极材料。然而在实际应用中,由于Ti O2的室温嵌锂系数仅为0.6左右,这极大限制了其实际储锂能力。作为光催化剂而言,TiO₂在紫外光作用下,其表现出优异的光催化活性和稳定性,可广泛应用于有机物的降解。然而由于TiO₂的禁带宽度较宽（3.2eV）,光响应范围只局限于紫外光部分,因此TiO₂的实际光催化性能受光波长影响较大,且效率较低。针对上述问题,本文在对TiO₂的结构、合成、储锂性能和光催化性能改性进行综述的基础上,系统研究了TiO₂及其复合物的合成、微结构特征、电化学储锂性能和光催化性能,揭示了结构与性能间的关系。该研究对于提高TiO₂在锂离子电池中的储锂性能与扩大TiO₂的光响应范围提供了一定的理论基础。具体结论如下:（1）采用一种简单的水热法,合成了一维TiO₂纳米针与二维rGO纳米片的复合物。微结构研究表明,水热法合成的纳米针TiO₂为金红石结构,TiO₂纳米针均匀地分散于石墨烯纳米片上,形成比较稳定的复合结构。电化学测试表明:该材料在0.1C下具有优异的可逆放电比容量（427.6 mAh g-1）,即使在高倍率,5C下也能保持较高的放电比容量（149 mAh g-1）。在1C下,循环50次后,TiO₂/rGO仍190 mAh g-1的可逆容量,展示了优异的循环稳定性。进一步研究表明,金红石TiO₂纳米针/rGO纳米片复合物的这种特殊的1D/2D结构,可缩短锂离子和自由电子的传输路径,提高锂离子和电子的传输效率,同时提高其结构稳定性。这是TiO₂电化学储锂性能明显改善的主要原因。（2）利用水热法合成了TiO₂与钨酸铋（Bi₂WO₆）的复合物。采用XRD对其成分进行表征,发现该复合物是由锐钛矿TiO₂与正方晶系的Bi₂WO₆组成。微结构研究发现,Bi₂WO₆颗粒均匀紧密地镶嵌在TiO₂表面,构成齿带状复合结构。光响应范围以及光降解测试表明,Bi₂WO₆/TiO₂复合物相比较纯TiO₂而言,禁带宽度发生了红移,在可见光下也能对有机污染物（X-3B）降解,其降解效率达到了60%,甚至高于纯相Bi₂WO₆（效率仅为40%）。实验结果表明:Bi₂WO₆为窄禁带宽度半导体材料,能有效利用可见光产生电子和空穴。Bi₂WO₆与TiO₂复合后,电子和空穴得到了转移,不仅提高了光生电子-空穴的寿命,同时扩大了光响应范围,提高了对太阳光的利用率。（3）以小球藻和SiO₂为模板分别合成了两种空心结构的TiO₂。XRD表征发现,合成的TiO₂均为锐钛矿型。SEM观察发现,由Stober法合成的SiO₂分散性较好,且粒径大小均匀,而小球藻本身颗粒较大,且不规整。在紫外光下对甲基橙进行光降解测试表明,以SiO₂为模板合成的空心Ti O2的性能优于以小球藻为模板的产物。研究发现,以小球藻为模板得到的TiO₂,煅烧温度越高,光降解性能越好。以SiO₂为模板制得的空心TiO₂与其碱泡时间密切相关,随着碱泡时间的延长,降解性能不断提高,直至碱泡达到21 h,降解性能达到最优,45 min后降解率可达到100%。而在接下来的碱泡过程中,性能反而降低。结合XRD与SEM可知,TiO₂的含量随着碱泡时间的增加而增加,且在21h前其形貌都能较好的保持,因此在紫外光下对甲基橙的降解效率也随之得到提高。而碱泡26h后的TiO₂形貌发生了坍塌,性能随之降低。结合氮气吸脱附测试,揭示了碱泡时间的不同导致不同的比表面积,从而得到性能各异的空心TiO₂。