以石墨烯为代表的超薄二维纳米结构材料的研究和应用展示出了超薄二维结构赋予材料的优异表面活性和电子传输性能。二氧化钛（TiO₂）作为经典的光催化剂,其二维纳米结构设计与合成也越来越受关注。论文通过将前驱体置于低温液相环境,通过改变结晶熟化的热力学条件成功合成出大尺寸超薄类石墨烯TiO₂纳米片,重点研究TiO₂纳米片的生长过程和溶液中硝酸浓度、熟化温度和反应物浓度对其二维结构形成过程的影响。采用透射电子显微镜（TEM）表征样品的微观形态,并结合紫外-可见吸收光谱、X射线衍射谱（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）和傅立叶变换红外光谱分析样品的微结构性质。另外通过光催化还原Cr（VI）和光催化氧化罗丹明B研究TiO₂纳米片的光催化性能。实验结果表明,正钛酸四丁酯与无水乙醇的混合液在冰水浴的条件下于稀硝酸水溶液中水解,水解产物在低温保存的条件下能够发生胶溶形成超小的TiO₂纳米簇,并在氢键的作用下连接成为二维原子网络,于低温下进一步熟化成为超薄的TiO₂纳米片,并出现明显的量子尺寸效应。通过光催化试验表明,合成的TiO₂纳米片相比于纳米晶颗粒具有良好的光催化效果,在紫外光下的光催化活性约为纳米晶颗粒的6倍,且具有良好的循环使用性能,10个循环之后仍能干净地降解Cr（VI）和罗丹明B。在合成过程中,硝酸浓度、熟化温度和反应物浓度影响着TiO₂纳米片的微观结构及光催化活性。溶液中不加入硝酸时水解产物不发生胶溶,硝酸浓度为0.0217⁰.0721 mol/L范围内低温胶溶得到超薄锐钛矿型TiO₂纳米片,硝酸浓度过大时得到金红石型的纳米晶颗粒,因此硝酸浓度大于0.0721 mol/L的体系光催化活性迅速降低;样品的熟化温度超过4 ^oC时二维结构受到破坏,因此熟化温度升高后样品的光催化活性降低;提高反应物中乙醇的用量有助于分散水解产物,促进二维结构的形成进程,同一熟化时期的样品中无水乙醇用量大的样品其光催化活性较高,无水乙醇与钛酸四丁酯的体积比在10²0之间较为合适。另外在实验中发现,TiO₂纳米片在光催化还原Cr（VI）的过程中,Cr³⁺在常温下对纳米片进行了掺杂,使纳米片的禁带宽度减小至2.8 eV,因此具有了良好的可见光催化活性。正钛酸四丁酯的乙醇分散液在硝酸浓度为0.0217⁰.0721 mol/L的溶液中水解后,体系于4 ^oC条件下熟化可得到厚度小于1 nm的TiO₂纳米片,产物且具有良好的光催化效果和循环使用性能。