二氧化钛(Ti02)是一种宽禁带的n型半导体,其应用涵盖了光催化、气体传感、光化学合成、电致变色、太阳能电池、锂离子电池等领域。单一相的TiO2材料往往不能够满足实际性能的需求,实现对Ti02材料的复合与各种功能掺杂,制备具有大比表面积与各种特殊形貌的Ti02材料对改善与提高Ti02材料性能,拓宽Ti02的应用领域不仅具有重要的理论意义,更有重要的实际应用价值。本文对Ti02基复合材料的研究主要涉及光催化和传感器领域,从材料的组分设计、制备、性能及相关的理论机制等方面进行了深入系统的研究。主要研究内容如下：1.通过简单的水解与水热过程,制备出复合结构的磁性光催化材料。其结构可以表示为(γ-Fe203@Si02)n@Ti02,n代表数目不等的分布于Ti02基体之中的细小γ-Fe203@Si02核。复合材料表现出超顺磁性和良好的磁响应,在外加磁场作用下能够很快的聚集到一起,并且经过轻微摇晃可以很容易地再分散于溶液中。亚甲基蓝的光降解实验表明,其光催化活性接近于纯的Ti02,80 min内可以降解约80%的亚甲基蓝。2.采用阳极氧化法制备的Ti02纳米管阵列作为基底材料,以电化学还原的方法在其表面沉积一层Ni,作为无酶葡萄糖传感器的电极。电化学曲线分析表明TiO2纳米管阵列在0.1M NaOH溶液中具有很宽的电化学窗口(-0.7-1.0V),在0.6 V氧化电压下,饱和电流只有0.03μA,适合作为电化学生物传感器的基底。这种无酶葡萄糖传感器对葡萄糖的检测能够达到很高的灵敏度,约为200μAmM-1cm-2,检测限达到4μM (S/N=3)。葡萄糖的线性检测范围随着氧化电压的升高逐渐变宽。这是由于葡萄糖的电化学氧化在低电压下是吸附控制的过程,对浓度不敏感；在高电压下,是扩散控制的过程,对浓度很敏感,所以高电压有利于得到更宽的线性范围。3.以简单的水热法合成了菊花状三维分级结构的TiO2纳米材料。不同反应时间产物的形貌分析表明,分级结构的产生是一个腐蚀-再沉积的过程。对不同前驱体反应物反应得到的产物形貌的分析表明Ti粉、NaOH、H202是Ti02三维分级结构形成的必要条件。Ti02分级结构的BET面积约为64 m2g-1。由Ti02分级结构制成的气体传感器在350℃对100 ppm乙醇气体具有最大的感应灵敏度,约为6.4,响应和恢复时间分别为12 s、9 s。随着温度的升高,响应恢复时间逐渐缩短。快速的响应恢复时间可能是由于分级结构制备的传感器具有多孔结构,有利于气体的扩散。灵敏度随温度的变化并不是线性的,而是先增大后减小,在350℃时有一个最大值。O2作为气敏反应的氧化剂,其在Ti02表面的吸附情况决定了灵敏度的大小,O2在Ti02表面的吸附随温度的增加先增加后减小,所以导致灵敏度随温度变化也是先增大后减小。4.以水热法成功制备了结构均一的Ti02纳米线,然后通过化学还原法在TiO2纳米线上沉积Pt纳米颗粒。Pt纳米颗粒能够明显提高Ti02纳米线的光催化活性,这主要是因为Pt与Ti02纳米线之间形成的Schottky势垒使光生电子迅速移向金属Pt颗粒,减小了电子／空穴复合的几率。Pt的修饰对Ti02光催化活性的改善有一个最佳值,Pt修饰的量不是越多越好。实验表明,Pt/Ti原子比为1：100的样品的性能优于1：50与1：200的样品。同时,红外光谱表明Pt的催化活性有助于Ti02完全降解有机污染物。5.通过水热法制备了尺寸可调的Ti02纳米晶作为研究金属离子掺杂的载体。选择Fe和Cu的油酸盐作为掺杂的前驱体,成功实现了Fe3+和Cu2+对Ti02纳米晶的掺杂,掺杂的Ti02纳米晶的吸收限可扩展到可见光区域,随着掺杂量的增加,吸收强度逐渐增加。