TiO₂作为传统的光催化剂因化学性质稳定、低毒、高活性、廉价等优点一直活跃在半导体材料领域中。但TiO₂又因光响应范围小,光利用率低等问题,需通过改性来提高其光催化性能。本论文采用简单的水热方法,从形貌控制,晶型转变以及对纳米级基本组成单元的调控等方面来提高TiO₂的光催化性能。主要的研究内容如下:（1）以硫酸钛作为钛源,采用水热法,在氨水及氢氧化钠的作用下合成了由介孔纳米球,纳米线和纳米颗粒组合而成的TiO₂中空微球,依次记作THSs,THWs,THPs。并分析了三种TiO₂中空微球样品的形貌,结构等对其光学、电学性能的影响,以及采用罗丹明B、苯酚和Cr（VI）作为目标降解物研究了样品的光催化性能。结果表明,基本组成单元不同的三种样品都是中空微球结构,无明显区别。其中,THSs大的比表面积可以为反应物的吸附提供更多区域,并有利于物质在光催化反应中的转移,以及高效的电荷分离和转移率,是其具有良好光催化性能的主要原因。而在模拟太阳光照射60 min后,THSs对罗丹明B的降解率达到为100%,对苯酚的降解率为96.5%,63.5%的Cr（VI）被还原。且自由基捕获实验结果表明,O₂^·-和h⁺是降解罗丹明B过程中的主要活性物质。（2）以钛酸丁酯作为钛源,采用水热法,在180℃高温下制备了管状的锐钛矿型TiO₂,研究了NaOH的添加量及水热时间对其结构和形貌的影响,并以罗丹明B作为目标降解物测试其光催化活性。结果表明,NaOH的添加量和水热时间会直接影响产物的晶型、结晶度以及形貌,出现了片状、管状的锐钛矿型TiO₂,类花形、管状的板钛矿型TiO₂。其中添加0.16 g的NaOH,水热反应48 h可生成锐钛矿型TiO₂纳米管。光降解实验结果显示,锐钛矿相的光催化性能较好。其中锐钛矿型TiO₂纳米管在模拟太阳光下照射40 min后,对罗丹明B的降解率可达100%,具有最佳的光催化性能。