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二氧化钛（TiO2）具有无毒、稳定、廉价易得等优点，在光催化、气敏传感、太阳能电池和锂电池材料等领域受到了广泛研究。已有研究表明，控制合成特殊形貌的TiO2，能够显著提高其电化学性能及光催化能力。本文采用一步溶剂热法制备出八面体形貌的纳米TiO2，并对其形成过程中的各影响因素进行了研究。同时，我们使用不同的氮源和钛源，控制合成出其它几种特殊形貌的TiO2（如TiO2纳米棒、梭形纳米TiO2等）。分别采用X-射线粉末衍射仪（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、透射电子显微镜（TEM）、拉曼光谱（Raman）、紫外-可见漫反射光谱（UV/Vis）、傅立叶变换红外光谱（FT-IR）和X-射线光电子能谱（XPS）等测试技术对样品进行了表征，并对样品进行了光催化和锂电性能的测试。研究结果表明：（1）以硫酸钛作为钛源，水合肼作为氮源，通过200°C保温反应36h，能够得到产率高、结晶性好、形貌规整的八面体纳米TiO2。（2）用氨水代替水合肼作为氮源或者用四氯化钛代替硫酸钛作为钛源，经过200°C保温反应36h，可分别得到梭形纳米TiO2和TiO2纳米棒。（3）样品的XRD和Raman结果显示，制备出的八面体纳米TiO2为纯的锐钛矿晶型（A-TiO2）且结晶质量好，TiO2纳米棒为锐钛矿型/板钛矿型/金红石型（A/B/R）三种物相共存的结构，梭形的纳米TiO2为A/R两相共存结构。（4）UV/Vis测试结果显示，八面体纳米TiO2,梭形纳米TiO2和TiO2纳米棒对波长为200380nm的光具有较强的吸收。前两者虽同为高结晶性的锐钛矿二氧化钛，但是间接带隙能却不相同。因此，控制合成不同形貌的二氧化钛能够改变其禁带宽度。（5）在模拟紫外光条件下，对样品进行降解甲基橙染料的测试。结果显示，所制备的特殊形貌的样品均展现出强于P25的紫外光催化能力。在60min内，八面体纳米TiO2,梭形纳米TiO2和TiO2纳米棒对甲基橙的降解率分别为99.9%,99.2%和99.7%，而P25对甲基橙的降解率为98.3%。（6）以八面体纳米TiO2、梭形纳米TiO2和TiO2纳米棒分别作为正极材料制作锂离子电池。循环伏安测试结果显示，八面体纳米TiO2结构比较稳定，能够为锂离子的脱出和嵌入提供良好的环境，因此显示出较好电化学性能。恒电流充放电测试结果表明，上述三种TiO2制备出的锂电池都具有较高的比容量，具有一定的存储锂离子能力，在锂电池电极材料的应用方面具有广阔的前景。