二氧化钛（TiO₂）和碳纳米管（CNT）复合后能明显提升TiO₂的光催化、光电转化等性能。然而,单独合成CNT或TiO₂后再复合的制备方法存在的共性问题是反应物难分散、易团聚、处理过程复杂。本论文利用CVD法,以气相中浮动CNT为载体与纳米TiO₂实现均相复合。主要合成出混合型、包裹型、同轴型三种结构的CNT-TiO₂复合材料。在H2气氛中,合成的产物为混合型CNT-TiO₂复合材料,即以细长的CNT束为骨架,竹节状CNT、无定形碳和TiO₂颗粒混合后嵌于其中。通过在钛酸丁酯中引入溶剂甲醇、乙醇,不仅使TiO₂粒径分布更均匀、还能调控产物中CNT的形态和含量。前驱体中钛酸丁酯和乙醇摩尔比介于1:100到10:100之间时,可使TiO₂的含量在30-65 wt%间变化。混合型CNT-TiO₂复合材料具有较高比表面积,钛酸丁酯和乙醇摩尔比为3:100时,比表面积最大为1581 m2/g。当反应气氛为H2和Ar混合气氛时,有利于形成TiO₂颗粒（约10 nm）包裹在竹节状CNT外壁中的复合结构。包裹型CNT-TiO₂复合材料中TiO₂为锐钛矿和金红石混晶结构（金红石与锐钛矿质量比约2:1）,CNT为缺陷较多的多壁CNT。其比表面积为50.24 m2/g,在可见光下,具有很好的光催化降解有机物的能力,6 h甲基橙溶液降解率超过80 %。当采用反应器前端注入碳源,后端注入钛源的方式时,形成以单壁或少壁CNT为轴,大量TiO₂颗粒沿轴包覆形成的同轴结构。TiO₂颗粒间夹杂少量无定形碳,CNT的含量较少。产物仍为混晶结构,TiO₂锐钛矿相约81 wt%,金红石相约19 wt%。