能源短缺问题是世界即将面临的重大问题,在化石能源枯竭之前如何寻找一种可替代能源是目前迫切需要解决的任务。以及太阳能,作为一种取之不尽的清洁能源,如何找到一种高效便捷的催化剂,将其转化为一种可利用的能源是广大科研工作者工作的重点。半导体纳米及微米级催化剂是目前处理环境污染以及能源转化最有效的材料之一。到目前为止,二氧化钛作为一种光催化剂,具有着一些独特的特点,如生物及化学惰性、强氧化性、低毒性、廉价易得,因此被实际应用于有毒有害气体处理和废水的净化。但是,不经处理的二氧化钛,它的催化活性还远远大不到实际运用的条件。因此如何提高二氧化钛的催化活性当前科研界研究的一个热门领域。二氧化钛的形貌结构影响着其的催化活性,因此如何找到一种使氧化钛催化活性提高的结构形貌成为了广大科研工作者的研究重点。本论文主要研究了氧化钛的核壳结构以及二维纳米片氧化钛的可控合成,并以此为基础研究了非金属碳掺杂的中空氧化钛的可控合成以及其降解污染物和光催化分解水制氢的活性。并且又探究了二维纳米片结构金红石TiO₂的可控合成及其及高效污染物降解能力。本论文的研究分为两个部分:首先,以三氨基酚树脂球体为模板,合成了核壳结构的氧化钛。接着通过对其在空气中焙烧不同时间,将空气中焙烧过的样品在氮气下碳化,得到不同碳含量的中空碳掺杂氧化钛。并且探究了焙烧时间不同,对其光催化分解水产氢的影响。接着又以不同粒径的硅球为模板,合成了不同粒径的SiO₂@TiO₂的核壳结构并探究了其对降解罗丹明B以及光催化分解水的活性。其次,以钛酸四丁酯为钛源,盐酸为形貌调节剂,制备了二维纳米片结构金红石TiO₂。发现,当盐酸浓度3M时,金红石TiO₂是直径约为4μm的微球,当酸浓度为5M时,金红石TiO₂为二维纳米片结构,当酸浓度为7M时,金红石TiO₂形貌为实心棒状结构。另外,通过一系列的表征方法详细阐述了不同形貌结构对于提高催化剂光催化活性的促进作用。总之,本文通过硬模板法以及酸溶液控制氧化钛形貌,制备出了中空碳掺杂氧化钛,SiO₂@TiO₂核壳结构以及二维纳米片氧化钛金红石结构,并对其进行多项表征及其光催化性能的研究。