二氧化钛（Ti O2）是一种多功能材料,具有不同晶体结构和形貌特征,并表现出不同的物理化学性质,在涂层、光催化、新能源储能以及生物医药等领域显示出优异的应用性能。经过数十年的发展,人们已经在Ti O2材料的形貌控制、可控合成及应用等方面取得了大量的研究成果。然而,由于缺乏材料结构和形貌之间协同调控的理论和方法,如何实现具有特殊形貌和晶体结构的功能性材料的绿色可控合成,并探索其形成机制和构效关系仍是一个巨大的挑战。本论文旨在以目标产物性能需求为导向,通过对产物形貌和晶体结构协同调控,发展了Ti O2功能材料的绿色可控合成方法。此外,通过对目标产物形貌、晶体结构和性能的研究,探讨了Ti O2功能材料尺寸形貌等与性能之间的关系,探索其在涂层和光催化领域的应用。本论文的主要研究内容及结论如下:（1）从形貌调控出发,提出一种动力学控制方法制备杨梅状Ti O2微球,无需紫外线照射显示出超亲水性。在水/尿素体系中,通过控制Ti Cl4的水解和缩合反应动力学,以调节Ti O2微球的晶体结构和表面形态。结果表明,随着尿素加量的增加,Ti O2的表面形貌由“凸头状”、“杨梅状”变为“光滑球体”,晶体结构也由金红石型变为锐钛矿型。当尿素与Ti Cl4的摩尔比为11.1时,获得的杨梅状Ti O2比表面积为103.72 m~2·g-1,暴露晶面为金红石（110）晶面。其在表面粗糙度与高表面羟基密度之间的协同作用下,无紫外线照射下显示出超亲水性,水接触角为2o。（2）基于对Ti O2结构和功能的调控,发展了一种绿色的循环模板法合成了中空Ti O2@Si O2微球,实现对太阳光和热的协同响应。以Si O2球为内核,采用溶胶-凝胶法在其表面上包膜Ti O2壳,并通过煅烧结晶来合成Si O2@Ti O2核-壳结构,然后,采用Na OH蚀刻形成中空Ti O2球,最后,再包覆一层Si O2惰性层得到中空Ti O2@Si O2微球。Si O2先用作合成中空Ti O2球的模板剂,随后作为包覆剂以抑制Ti O2的光催化活性,实现了回收利用。所得的中空Ti O2@Si O2微球具有均匀的粒径（500 nm）,较高的太阳光反射率（94.9%）,而且由于特殊的中空结构而具有较高的隔热性能（温度降低了约16℃）。（3）通过一种简便的还原方法合成了缺陷型介孔Ti O2-x立方体。在水热反应中,以Ti（SO4）2为前驱体,草酸热分解产生CO2和CO气体为软模板诱导形成介孔结构,其中CO作为还原剂将Ti4+还原为Ti3+。这种方法用于合成缺陷型Ti O2-x,不仅简便,易操作,而且还可以构建均匀的介孔结构。通过控制草酸的加量,可以方便地调控产品的晶体结构、比表面积和Ti3+浓度。Ti3+和氧空位缺陷的引入改变了Ti O2的能带结构,吸收边缘从UV移到可见光区域,且具有更高的光生电荷分离效率,同时,均匀的介孔结构增强了光的吸收利用率,从而表现出更高的光催化活性。值得注意的是,即使经过五次循环使用,该样品仍具有出色的光催化稳定性。（4）利用缺陷型介孔Ti O2-x的结构优势制备出Ti O2负载Cu Ox复合材料。以缺陷型介孔Ti O2-x为基体,硝酸铜为前驱体,通过浸渍法合成了Ti O2负载Cu Ox复合材料。Ti O2-x的介孔结构是合成高性能复合材料的关键,因为它有利于Cu物质的均匀负载。由于Ti3+的还原性,Cu物种以Cu+和Cu~0的形式掺入Ti O2中,从而形成了Ti O2负载Cu Ox。该复合材料上的Cu Ox团簇在Cu+和Cu~0之间显示出高的氧化还原可逆性,极大地促进了光生载流子的分离和传递效率,从而提高了Ti O2的可见光催化活性。综上所述,本文通过不同的方法对Ti O2形貌、晶体结构和电子状态进行调控,显著改善了Ti O2的亲水性能、热阻隔性能和光催化性能。这些研究结果不仅有助于阐释Ti O2形貌、结构与亲水性、光学和催化性能等的关系和作用规律,还有助于实现多形貌多功能Ti O2的绿色、可控合成。