纳米二氧化钛(TiO2)具有高的光催化活性、高的光和化学稳定性、无毒、价廉等性能优点。介孔TiO2具有孔道大小均匀且有序、孔径连续可调、比表面积大等特点，从而在在催化、吸附、分离等领域有广阔的应用前景。目前，人们主要使用单一有机或无机钛盐作钛源，以及表面活性剂或嵌段聚合物作模板剂来合成介孔TiO2。制备过程中，一般采用高温焙烧的方法去除模板剂，并使介孔TiO2的骨架由无定形向锐钛矿或金红石相转变。但是，这一过程常常会由于相变而使介孔骨架坍塌，使得同时得到有序孔道结构和高度的晶态骨架成了一对无法避免的矛盾。本文研究工作拟通过对制备方法的改进，得到同时具有规则孔道结构和高度结晶孔壁的高活性介孔二氧化钛纳米材料。具体工作及所得结果如下： (1)以Ti4+/Ti3+为复合钛源，非模板水热合成棒状可控晶型的介孔TiO2。结果表明，通过改变复合钛源中Ti4+和Ti3+的比例，可合成出具有三相结构(锐钛矿相、金红石相和板钛矿相)、单一金红石相、双相(锐钛矿和金红石相)的TiO2纳米棒和纳米颗粒。Ti4+/Ti3+的分子比例在1：0～0.3：0.7时，得到棒状介孔TiO2；分子比例在0.3：0.7～0：1之间时，得到棒状和颗粒状介孔TiO2。认为两因素对可控晶相TiO2的形成产生作用：一是Ti3+在形成TiO2晶核前因需要先被氧化成Ti4+，因此增加前驱液中Ti3+浓度时，可降低反应生成TiO2的速率；二是前驱体溶液pH值的变化，影响了TiO2纳米材料的形貌。 与单晶金红石相结构TiO2相比，三晶相和双晶相TiO2具有更高的光催化活性。在室温下用Hg灯照射25min，三晶TiO2纳米棒和双晶TiO2纳米颗粒对次甲蓝的催化降解率可达到95％以上，而纯金红石型TiO2对次甲基蓝的降解率只能达到80％。我们认为，这主要是由于TiO2具有混晶结构时，光生电子可以在不同晶相之间传递，从而抑制了光生电子—空穴对的复合；同时，双晶结构TiO2因具有较大的比表面积，也可提高其催化降解能力。 (2)以三嵌段聚合物F127为模板剂，利用蒸发诱导自组装方法，通过改变前驱体溶液中TiCl4/TiCl3的分子比例，可合成出双晶相(锐钛矿和板钛矿相)和单一锐钛矿相介孔TiO2纳米材料。XRD结果显示，TiCl4/TiCl3分子比例在1：0～0.8：0.2之间变化时，可得到双晶相介孔TiO2，而分子比例为0.5：0.5时则可得到单一锐钛矿TiO2。当分子比例在0.4：0.6～0.2：0.8之间变化时，前驱体会在溶剂蒸发程中发生水解，使反应无法进一步进行。小角XRD结果显示，在0.83°可得到一个衍射峰，表明材料孔道中存在介孔结构。TEM结果与小角XRD的结果相一致，则可证明这种指认。样品的比表面积达到196㎡/g。光照20min后，光催化降解次甲基蓝的降解率都达到98％，制备的样品显示出了较高的光催化活性。 此外，利用EISA方法，以非离子型表面活性剂PVP为模板剂，钛酸丁酯和四氯化钛为钛源，也可合成出单晶相(锐钛矿相)和双晶相(锐钛矿和板钛矿相)的介孔 TiO2。BJH孔径尺寸分布表明合成的介孔二氧化钛为双峰孔，分别在3.4和5.1nm呈现出最可几孔径分布。光催化降解甲基橙显示，双晶相介孔TiO2具有更高的光催化活性。 (3)采用改进的溶胶—凝胶法，以十二烷基硫酸钠(SDS)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为复合模板剂，通过控制模板剂的比例、煅烧温度、抑制剂的种类等，合成出了介孔TiO2。TG—DSC结果表明，复合模板剂在200～270℃时可分解为小分子有机物，并可在500℃时被彻底氧化去除。XRD结果表明，400℃焙烧后得到样品具有锐钛矿型晶相，没有金红石和板钛矿相出现。BET结果表明，400℃焙烧所得样品表现出典型的Ⅳ型等温吸附曲线，证明了样品具有介孔结构。当模板剂配比为1：0.5并以冰醋酸为抑制剂时，样品样品的比表面积为148㎡/g。如以硝酸和盐酸为抑制剂，则可提高样品的BET比表面积到190㎡/g。根据BET结果认为，样品中的介孔是由于TiO2粉末粒子间的聚结形成的。粒子的聚结形状也可通过SEM和TEM测试结果得到证实。样品的光催化性能测试结果表明，在模板剂配比和焙烧温度分别为1：0.5和400℃，并以冰醋酸为抑制剂，所制备样品具有最高的光催化活性(光催化降解甲基橙降解率可达到98％)。