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本文以偏钛酸、双氧水和氨水为反应原料，采用沉淀—胶溶—凝胶法制备了锐钛矿型纳米TiO2粉末。晶粒尺寸细小的纳米TiO2粉末的光催化活性明显高于晶粒尺寸较大的TiO2。纳米TiO2粉末光催化降解染料有一个最佳的用量范围，对三种不同的染料活性艳红、活性红紫和活性艳兰的光催化降解难度依次增大。纳米TiO2粉末中掺杂Ag，能明显提高其光催化性能，尤其是减小高温煅烧对其光催化活性的破坏。与纯纳米TiO2粉末相比，经高温煅烧后纳米TiO2-Ag粉末中所含的锐钛矿相含量虽然更少，晶粒尺寸更加粗大，但其光催化活性仍保持较高的水平。 采用实验室自制的一台具有原位加热功能的高温Raman光谱仪在25～1200℃范围内对晶粒尺寸不同的两种纳米TiO2粉末进行了研究。首次在实验上观察到纳米TiO2的高温Raman光谱中存在明显的温度效应：即随着温度的升高，Raman峰的半高宽逐渐增加，144和196cm-1谱峰向高频蓝移，394，514和640cm-1谱峰向低频红移。两种纳米TiO2粉末的Raman频移随温度的变化趋势尽管是相同的，但二者按照不同的曲线发生变化。随着温度的升高，晶粒细小的纳米TiO2的Raman峰的宽化速度逐渐减慢，而晶粒较粗的纳米TiO2的Raman峰的半高宽基本呈线性增加，在高温下二者的峰宽趋于一致。Raman强度随着温度升高先逐渐增加然后又逐渐减弱以至于全部消失，在高温下Raman光谱仅显示出几个宽宽的凸起。 采用行星式球磨机实现纳米TiO2粉末在高能球磨过程中的结构转变，结合球磨过程中的磨球碰撞的理论，局部温升理论及晶体缺陷理论等对球磨诱发纳米TiO2相变的机制进行了分析。这不仅为纳米TiO2的相变规律及球磨诱发固态相变理论的研究提供了有益的补充，而且也开辟了具有较高实用性的制备纳米金红石型TiO2粉末的新工艺。纳米TiO2粉末在高能球磨过程中，机械驱动下锐钛矿相在室温和常压下向金红石相和Srilankite相转变。锐钛矿相的转变途径可能有两种：一个是锐钛矿相—S相—金红石相转变；另一个是锐钛矿相—金红石相的直接转变。球磨诱发锐钛矿相转变主要归因于球磨过程中粉末和磨球碰撞接触点处的瞬时接触压力和局部温度升高。另外，粉末在球磨过程中产生大量的缺陷、严重的点阵畸上海大学博士学位论文变以及晶粒细化导致自由能的增加对球磨诱发相变也有一定的贡献，其中晶粒细化引起的界面能的增加及表面应力导致的额外能量是主要的，而空位和位错引起的自由能增量较小。在球磨过程中，锐钦矿相含量逐渐减少，金红石相和S相逐渐增多，继续球磨，S相可进一步转变为金红石相。随着球磨时间的延长，锐钦矿相的晶粒尺寸逐渐减小，而显微应变增大，锐钦矿相发生各向异性的晶格膨胀。 由于不同碰撞压力，局部温升和额外储能，以及在球磨过程中粉末的有效碰撞频率和所吸收能量的不同，球磨速度、球磨罐的填充率、磨球的重量等参数对高能球磨过程中纳米Ti02的相变产生明显影响。提高球磨速度和增加球磨罐的填充率，锐钦矿相的转变速度加快。与尺寸较大钢球和硬质合金球球磨的粉末相比，小钢球球磨的粉末中的锐钦矿相转变速度较慢。采用尺寸相同的硬质合金球与钢球进行球磨时，由于相变途径的差异，硬质合金球球磨的粉末中的锐钦矿相转变速度虽然相对较慢，未转变锐钦矿相的量相对较多，但生成的金红石相的量也较多;而钢球球磨的粉末中大部分锐钦矿相已发生转变，但金红石相含量却相对较少。晶粒尺寸不同的TIOZ粉末在相同的条件下球磨时，晶粒细小的TIO:粉末由于额外储能较高，同时原子扩散距离大大缩短并有更多的晶格缺陷部位提供给相变形，核长大，因而锐钦矿相转变速度明显较快。 首次对纳米TIOZ在氧气、空气、氮气和真空下球磨时的锐钦矿相转变进行了对比研究。纳米TIOZ粉末在氧气、空气和氮气气氛中球磨时，随着球磨气氛氧分压的降低，锐钦矿相的转变速度逐渐增大。在真空中球磨时，由于可吸附的气体分子十分稀少，粉末的表面能不断升高，细小颗粒发生团聚而形成粗大的颗粒。由于表面能的增加及更多氧空位的形成，与气氛球磨相比，真空球磨时锐钦矿相的.转变速度明显加快。 纳米TIOZ粉末与干冰或少量PVP有机高分子混合球磨时，由于粉末所获得的能量及表面能大大降低，球磨诱发锐钦矿相向S相和金红石相的转变受到抑制。纳米TIO:和a一Fe混合粉末在球磨的过程中产生交互作用，Fe:卜、FeZ‘离子置换固溶于TIOZ晶格中。