二氧化钛作为一种半导体材料,具有价格相对低廉,绿色环保,性能优异等优点,被广泛应用于能源和环境领域。但是二氧化钛的能级带隙较宽,且导电性较差,这制约了二氧化钛的推广应用。在二氧化钛中引入缺陷可造成晶格混乱,从而制备出具有核壳结构的黑色二氧化钛,能有效地改善其电化学性能。传统制备黑色二氧化钛的方法是在高温、高压下氢化处理二氧化钛,使得白色的二氧化钛转变为黑色二氧化钛。然而,这种氢化的方法由于具有很高的成本,不适宜大规模生产。因此,寻求一种简便、低成本的黑色二氧化钛制备方法,对推广二氧化钛在能源环境领域的应用具有很大的意义。本论文通过溶剂法来进行黑色二氧化钛的制备,大大降低了黑色二氧化钛的制备成本。此外,我们实现了黑色二氧化钛中三价钛缺陷分布的可控调节,这使得我们可以针对特定的应用,通过调控,可以制备出相应的最优三价钛缺陷分布的黑色二氧化钛。主要研究内容有以下三个部分：(1)利用溶剂法进行黑色二氧化钛的制备。通过简易的一步水热法合成了氟掺杂的黑色二氧化钛。以钛酸四正丁酯为钛源,正丙醇为溶剂,氢氟酸为表面活性剂制备了氟掺杂的黑色二氧化钛。所制备的二氧化钛具有经典黑色二氧化钛的核壳结构,同时具有表面三价钛和近表面三价钛。(2)调控黑色二氧化钛中缺陷的分布。通过调控反应条件,实现了缺陷分布的可控调节。通过表面三价钛和近表面三价钛相对含量的调节,可根据具体的电化学应用的需要制备具有特定三价钛含量分布的二氧化钛,从而实现基于二氧化钛的器件的性能的提高。(3)黑色二氧化钛在能源和环境中的应用。通过调控三价钛的分布,研究了不同三价钛分布对黑色二氧化钛在光催化和锂离子电池中的影响,并且得到了针对特定应用的最优三价钛分布比例。