TiO₂纳米材料作为一种优异的功能性材料,近年来被广泛应用于环境保护等领域。因此研究制备不同形貌与结构的TiO₂纳米材料的需求日益增长,伴随着TiO₂纳米材料制备过程中的固载化的问题也是重要的研究方向。本文基于简易经济的水热法,为制备性能良好的TiO₂纳米材料,以纯钛片作为钛源和载体,分别研究了在碱性溶液和酸性溶液中与纯钛片水热反应生成的TiO₂纳米材料的形貌、结构与性能。探究了酸碱溶液浓度、水热温度、水热时间对产物晶相成核、结构、光催化性、亲水性的影响。研究结果如下:（1）NaOH与钛片水热反应制备得到了高密度锐钛矿相的TiO₂纳米管网,纳米管单根直径大约为50nm,且尺寸均一、结构完整,彼此之间高度交叉在钛基表面形成网状膜,伴随有少量交叉微孔。（a）TiO₂纳米管网的形成机理:首先由钛片与NaOH溶液反应生成钛酸盐水凝胶,然后钛酸盐水凝胶的部分Ti-O键开始发生断裂生成具有Na-Ti-O片层结构的钛酸钠盐,随着反应进行,不断成核的Na2Ti3O7钛酸钠盐片层结构持续长大,最后不稳定的片层结构断裂覆盖在Ti片表面改变了生长方向,经HCl酸洗置换后,过剩的H+质子使得片状结构处于不平衡不稳定的状态,于是片状结构自发卷曲成低能量的纳米管,最终得到TiO₂纳米管网状结构。（b）NaOH溶液浓度的增大对TiO₂纳米管网的发育有利,当NaOH溶液浓度达到7M时,形成的TiO₂晶相含量佳,密度大且彼此高度交叉伴随形成少量微孔,单根直径大约为50nm。随着NaOH溶液浓度继续增大到10M时,纳米管的直径不变,但晶相含量继续增大,纳米管的密度过大过度交叉使微孔消失,形成平整膜状结构,使得纵向方向上内部TiO₂粒子可利用率变小。光催化性能测试表明,虽然在60min前10M的TiO₂纳米管网的瞬时光催化降解率更高,但最终7M条件下的TiO₂纳米管网的光催化降解率更高,因其较高的内部反应活性点提供了更多的TiO₂活性空间,NaOH溶液为7M下制备得到TiO₂纳米管网光催化降解率最大,达到80%。在亲水性能测试中,晶相发育好、含量高的样品表现出优异的亲水性,NaOH溶液为7M和10M下的样品亲水性差异不大,光学接触角均在10°以下,水滴几乎平铺于样品表面。（c）随着水热温度的升高,TiO₂晶相含量逐渐增大,纳米管形貌逐渐变得规整均一,孔洞减小,形成致密的网状。由光催化结果可知,160℃下有少量微孔的TiO₂纳米管网相比于170℃下致密的网状膜内部粒子的利用率更高,160℃条件下样品的光催化降解率更高。两者表现的亲水性能差异不大,水滴几乎平铺于表面,光学接触角在5-8°。（2）成功在HCl溶液中与钛片水热反应制备得到了三维树状结构金红石相的TiO₂纳米棒。纳米棒直径为100nm-1μm,由较粗的TiO₂纳米棒形成“树干”,并在树干上源源不断的成核长出“树枝”纳米棒,“树枝”纳米棒不断长大又变成“树干”,并有新的“树枝”在上面长出,最终在三维空间上形成具有巨大表面积的树状结构。（a）HCl溶液浓度的增大对TiO₂纳米棒发育有利,当HCl浓度为0.5M时,TiO₂纳米棒与树状结构的形貌达到最优,过高的HCl浓度会腐蚀产物至无,样品的性能与晶相含量、结晶度、形貌与结构息息相关,在HCl浓度为0.5M时,样品表现出的光催化性与亲水性最好。（b）随着水热温度升高,晶相含量逐渐变大,在水热温度为220℃时表现出最好的树状形貌结构,过高的水热温度使生成的纳米棒体积过大,纳米棒互相相接使三维空间树状结构消失,比表面积反而下降。由于三维树状结构能多次散射入射光使其被更多的TiO₂纳米棒充分利用,而水热温度为220℃时的样品树状形貌最佳,其在紫外光下对甲基橙的光催化降解率为最高,达到71%;亲水性也达到最好,光学接触角为13°。（c）水热时间过短时原子接触不充分,生成的样品晶相含量与形貌较差,在水热时间为12h时纳米棒的生长状态与树状形貌最好,随着时间增长,纳米棒的体积过度增长,最终形成棒与棒紧密相接的结构,纳米棒的长径比、比表面积大大减小,整体结构可利用的TiO₂表面积也随着树状结构的消失大幅减小,样品的光催化性能在生长状态与形貌最好的时间为12h时最佳,光催化降解率为71%,表现出的亲水性也最佳,水滴几乎平铺于样品表面,光学接触角为13°。