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纳米有序结构二氧化钛(TiO2)薄膜在光催化污水处理、大气治理、光解水、染料敏化太阳能电池、锂离子电池等环境与能源领域都有着潜在的应用前景。薄膜的相组成、形貌结构等因素直接影响其使用性能；因此,适合于规模化生产的纳米有序结构Ti02薄膜的可控制备的研发具有重要的意义。本文研究热水处理过程中非晶Ti02纳米线阵列的低温结晶及形貌转变过程,最终实现相组成及纳米结构可控的Ti02纳米阵列在钛金属基板上的低温沉积。采用双氧水直接氧化技术制备非晶Ti02纳米线阵列,通过向H202中添加微量三聚氰胺和硝酸调控TiO2纳米线阵列薄膜的低温生长；采用去离子水对非晶纳米线进行热水处理,获得锐钛矿和金红石混合相结构的多孔纳米棒阵列；采用盐酸或者硫酸溶液调控热水的pH值,获得尺寸可控的纳米棒或者纳米花阵列。利用场发射扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜、X射线衍射、紫外一可见漫反射、X射线光电子能谱、光致发光光谱、Raman光谱等表征技术分析Ti02纳米阵列薄膜的形貌、结构、相组成及光响应行为,研究其光催化降解水中罗丹明B染料的能力。论文取得的主要结果如下：1.去离子水、盐酸处理制备结晶纳米棒阵列：利用去离子水在80℃下对非晶Ti02纳米线进行处理,最终获得结晶的Ti02纳米棒阵列薄膜。去离子水处理时,随着水量的增加或者时间的延长,纳米线的直径逐渐增大,最终变成纳米棒。同时,顶端的锐钛矿颗粒逐渐增多,薄膜结晶度提高。非晶Ti02纳米线在80℃稀盐酸中处理24～72h,可以获得纯金红石Ti02纳米棒阵列。改变溶液pH值或处理时间,可以调控纳米棒的尺寸。光催化性能测试结果表明,与常规热处理Ti02纳米线薄膜及商业P25粉末相比,盐酸处理制备的晶态Ti02纳米棒阵列薄膜具有更强的光催化降解水中罗丹明B的能力。2.硫酸处理制备结晶纳米花阵列：非晶Ti02纳米线在pH1.0或者2.0的稀硫酸溶液中80℃处理24～72h,获得结晶的TiO2纳米花阵列薄膜。通过调整硫酸的pH值,可以调控Ti02纳米花的尺寸及相组成。稀硫酸溶液pH值从1.0增大到2.0时,组成纳米花的纳米棒直径减小,薄膜中锐钛矿含量从58%降低到29%,禁带宽度相应地从3.13eV下降到3.0eV,薄膜光催化降解水中罗丹明B的平均效率也略有提高。