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TiO2作为光催化剂,有成本低、氧化性强、绿色环保等优点,应用广泛;纳米棒阵列结构充分利用纵深空间,可在有限空间内提供更多的表面活性催化位点;单晶结构消除晶界散射作用,显著提升光生电荷分离效率和载流子迁移率。因此,单晶TiO2纳米棒阵列用于光电催化降解苯酚,可望获得理想的量子效率。采用钛酸四丁酯（TBT）和盐酸混合溶液,水热环境下在金属钛片上沉积单晶金红石TiO2纳米棒阵列,光电催化降解苯酚时获得优异的降解性能。水热时间是金红石纳米棒生长的重要参数,3 h后,可以清晰观察到生长完全的TiO2纳米棒阵列;随着水热时间的延长,相邻小直径的纳米棒来通过定向融合生长,直径增大。金红石纳米棒的疏密程度主要取决于TBT用量,TBT用量越少,纳米棒间隙越大,但TBT用量减少到临界值以下时,钛片在盐酸作用下溶解。TiO2纳米棒阵列为单晶金红石,禁带宽度为2.85 eV。光电催化降解苯酚测试结果表明,单晶金红石TiO2纳米棒阵列的降解效率随水热时间延长而增大,反应速率常数最大为2.74 h-1,是P25薄膜的39倍。AM1.5G模拟太阳光照射下,阵列光电流稳定在0.9 mA cm-2,显示其高的光生空穴与电子分离效率。降解液的pH值和阴离子显著影响降解效率:酸性环境极大促进金红石TiO2纳米棒光电催化降解苯酚反应;溶液中磷酸根和氟离子则阻碍降解反应。采用湿化学沉积技术,在单晶金红石TiO2纳米棒阵列上沉积分枝,构建TiO2纳米树阵列。随着沉积时间延长,纳米分枝逐渐长大,数量增多,但沉积液中的双氧水刻蚀纳米棒主干。TiO2纳米树为纯金红石结构,其禁带宽度降低为2.74eV。模拟太阳光下纳米棒和纳米树的光电流分别为0.68 mA cm-2和0.30 mA cm-2,表明纳米树构建过程产生的缺陷不利于光电流的产生。在光电催化降解苯酚的测试中,分枝沉积时间8 h、16 h和24 h的TiO2纳米树的反应速率常数分别为0.97h-1、2.07 h-1和0.61 h-1,而相应的TiO2纳米棒的反应速率常数为0.77 h-1。分枝沉积时间小于16 h的TiO2纳米树的苯酚降解性能优于相应的TiO2纳米棒主干,这是因为纳米树相对较大的比表面积可以提供更多的活性位点。光电催化苯酚降解过程中,纳米树的光电流明显大于纳米棒。