二氧化钛（TiO₂）纳米材料本身具有十分优异的光学和化学性质,在光催化、电池材料和传感器等领域均有着广泛的应用。但是由于TiO₂自身存在禁带宽度较大、导电性能不好等特点,因而限制了其实际应用。针对这些问题,本论文以细菌为模板和反应器,采用简单的溶胶凝胶法制备TiO₂纳米片组装体,并制备了不同的复合材料,研究了复合材料在光催化降解罗丹明B、电催化氧化甲醇以及电化学检测微量甲基对硫磷中的应用。本论文的主要研究内容如下:1.以不同细菌为生物模板,通过溶胶凝胶法成功合成出了TiO₂纳米片组装体,并探究了TiO₂纳米片的形成过程和生长机理,以及不同煅烧温度和煅烧氛围对TiO₂纳米片组装体形貌的影响。实验发现:不管是革兰氏阳性菌还是阴性菌,都能促使TiO₂纳米片组装体的合成,而且纳米片的片径大小与所加入的钛酸四丁酯和水的量有关;TiO₂纳米片组装体在空气中750℃煅烧能够得到中空多孔TiO₂微球（HP-TiO₂）,而在氩气中750℃煅烧则得到碳/TiO₂纳米片微球（C/TiO₂-NS）。2.探究了不同条件下煅烧的TiO₂微球在紫外光下光催化降解罗丹明B的性能,然后将HP-TiO₂与MIL-101（Fe）复合制备了HP-TiO₂-MIL-101（Fe）复合材料并进行了光催化性能和杀菌性能的研究。实验发现:750℃煅烧形成的HP-TiO₂在紫外光下降解罗丹明B的降解速率常数是商业P25的3倍以上,HP-TiO₂-MIL-101（Fe）复合材料在可见光区对罗丹明B的降解速率常数是MIL-101（Fe）的4.2倍,是HP-TiO₂的90.9倍,且复合材料具有良好的重复使用性（6次）、稳定性（放置20天）和一定的杀菌性能。3.制备了中空多孔TiO₂微球、碳/TiO₂纳米片微球及其铂复合材料,并对其进行了电催化氧化甲醇与直接电化学检测甲基对硫磷的研究。实验发现:在电催化氧化甲醇的研究中,表面修饰有HP-TiO₂微球的玻碳电极在氯铂酸中电化学沉积1 h后所得HP-TiO₂-Pt材料电催化氧化甲醇的质量活性是商业Pt/C材料的3倍多,抗CO中毒能力（I_f/I_b）是商业Pt/C的2倍;表面修饰有C/TiO₂-NS微球的玻碳电极在氯铂酸中电化学沉积1 h后所得C/TiO₂-NS-Pt材料的电催化质量活性和抗CO中毒能力分别是商业Pt/C催化剂的2倍和1.37倍,并且两种复合材料均具有很好的稳定性;在直接电化学检测微量甲基对硫磷的研究中,表面修饰有HP-TiO₂微球或C/TiO₂-NS微球的玻碳电极均能灵敏检测出微量甲基对硫磷的存在,且C/TiO₂-NS材料在甲基对硫磷溶液中的还原峰信号是HP-TiO₂材料的4.79倍,具有显著高效的检测效果。