二氧化钛具有安全性高、循环寿命长、成本低、环境友好等优点，是具有重要应用前景的锂离子电池负极材料，但是其目前的电化学性能制约着它的应用范围。因此，制备具有高的振实密度、大的可逆比容量及优异的循环和倍率性能的二氧化钛电极材料非常重要。基于以上目标，本文首先通过溶胶-凝胶结合微波协助水热的方法合成了具有介孔结构的单分散锐钛矿TiO2微球，并对这种结构的TiO2通过紫外光照技术进行了还原的氧化石墨烯（RGO）的包覆，获得了具有较高的可逆比容量、优异的循环和倍率性能的复合材料。随后，通过水热合成并结合冻干技术制备了分散均匀的一维TiO2-B纳米带。采用廉价的水性粘结剂代替传统的以有毒物质NMP为溶剂的PVDF粘结剂，研究了不同粘结剂以及电解液对TiO2-B电极的电化学性能的影响。本文还通过微波协助水热的方法，在不同温度下合成了TiO2-B纳米线，通过调控TiO2-B纳米线的结晶度及长径比来制备电化学性能优异的材料。随后，采用微波协助水热和原位联氨蒸气还原的方法制备了TiO2-B纳米线/氮掺杂石墨烯的复合材料，获得了具有高可逆比容量、优异倍率和循环性能的锂离子电池负极材料。本论文的研究工作不仅为二氧化钛负极材料在锂离子电池中的应用提供了可靠的理论依据和可行的解决方案，也为其它电极材料的研究提供了新的思路。