纳米TiO2具有优异的电化学性质和光催化性能，被广泛的应用于传感器，锂离子电池，超级电容器，光催化降解有机污染物等领域。目前关于形貌和粒度对于纳米TiO2的电化学性质和光催化性能影响的机理和规律尚不清楚，因此研究形貌和粒度对于纳米TiO2的电化学性质和光催化性能的影响规律和机理具有重要的理论意义和实用价值。
　　本文在纳米体系反应热力学理论的基础上，引入了特征长度和形状参数，进而推导出纳米电极的电极电势、温度系数、平衡常数、反应吉布斯能、反应焓、反应熵和可逆反应热与构成电极的纳米颗粒的粒度和形貌的普遍化热力学关系式，讨论了形貌和粒度对纳米电极的电极电势、反应平衡常数、温度系数、反应吉布斯能、反应焓、反应熵和可逆反应热的影响机理及其影响规律。在实验上，采用水热法研究了纳米TiO2的制备，探究了水热温度、水热反应时间、反应介质的用量等对产物的形貌和粒度的影响规律，进而制备了不同形貌不同粒度的纳米TiO2，并利用扫描电子显微镜（SEM）和X射线粉末衍射仪（XRD）对制备的纳米TiO2的晶型、成分、形貌和直径进行了表征。然后，将制备的不同形貌不同粒度的纳米二氧化钛组装成纳米电极，使用电位差计测定了其在不同温度下的电极电势，进而得到纳米TiO2电极的标准电极电势、电极电势的温度系数、反应吉布斯自由能、平衡常数、可逆反应热等电化学热力学量，得到了形貌和粒度对纳米TiO2电化学热力学性质的影响规律，并与理论关系式进行比较。最后，将制备的不同形貌不同粒度的纳米TiO2作为光降解催化剂，研究了在紫外光下催化降解罗丹明B的性能，得到了形貌和粒度对纳米TiO2光催化降解罗丹明B的影响规律。
　　通过理论和实验研究，可得出以下结论：
　　（1）纳米电极的普遍化热力学理论
　　通过引入了特征长度和形状参数，可以推导出适用于不同形貌和不同粒度的纳米电极的普遍化热力学方程。这些方程表明：形貌和粒度对纳米电极的电化学热力学性质有显著的影响；并且这些方程能够描述纳米电极的标准电极电势、温度系数、电极反应热力学性质（△rGθm,△rHθm和△rSθm）和可逆反应热Qr.m与其形貌和粒度间的定量关系。
　　（2）纳米二氧化钛的制备
　　（2）纳米二氧化钛的制备
　　采用水热法，通过控制实验条件，能够制备出直径范围在30nm~100nm的线形纳米二氧化钛和20nm~40nm的球形纳米二氧化钛。在制备线形二氧化钛中，反应介质用量增加，所制备的纳米线直径增大，并且水热温度和反应介质浓度对产物的形貌有较大影响。在制备球形纳米二氧化钛时，混合溶剂中乙醇的比例越低，则产物粒径越小。此外，通过两步水热法可制备出平均直径范围为80nm~170nm的八面体纳米二氧化钛。其中，乌洛托品的浓度越小，则产物边长越小，并且水热反应的温度和中间体的用量对八面体纳米二氧化钛的形貌有较大影响。
　　（3）形貌和粒度对纳米二氧化钛电化学热力学的影响规律
　　对于一定形貌（线形、球形和八面体）的纳米二氧化钛，纳米二氧化钛的平均直径对其电化学热力学有显著影响：当纳米二氧化钛的平均直径减小时，标准电极电势与反应平衡常数增大，而标准电极电势的温度系数、电极反应热力学量（△rGθm,△rHθm和△rSθm）和可逆反应热Qr.m则减小，且平衡常数的对数和其它电化学热力学量均与平均直径的倒数呈较好的线性关系。这些影响规律与上述理论关系式一致。
　　纳米二氧化钛的形貌对其电化学热力学有显著影响：当平均直径相同或相近时，标准电极电势的大小排序为八面体＞球形＞线形，电极反应的摩尔吉布斯自由能大小排序为线形＞球形＞八面体，标准电极电势的温度系数、可逆反应热以及其他电化学性质大小排序为球形＞线形＞八面体。形貌的影响机理可归因于不同形貌的形貌参数和表面张力不同。
　　（4）形貌和直径对于纳米二氧化钛紫外光催化降解罗丹明B的影响规律
　　当形貌相同时，光催化降解率随着平均直径的减小而增大。不同形貌的纳米二氧化钛光催化降解率的大小顺序为：八面体＞线形＞球形。
　　本文所建立的纳米电极的普遍化热力学理论以及形貌和粒度对电化学热力学性质和光催化性能的影响规律，对于纳米材料在相关领域的研究和应用具有重要的指导作用和参考价值。