Ti02纳米管不仅具有独特的一维结构,可以为载流子的输运提供便利的通道,而且还具有巨大的比表面,可以为负载物提供大量的空间,因而在能源、环保及催化领域有着广泛的应用。暴露{001}晶面的锐钛矿型Ti02,由于{001}晶面的高活性和对电子-空穴对的空间分离作用,在光催化、太阳能电池和锂离子电池等领域也有着重要的应用。若能将二者结合,制备暴露{001}晶面的Ti02纳米管薄膜,便可兼备两者的优点。然而,目前关于此方面的研究尚不完善,虽然制备了制备的薄膜暴露了{001}晶面,但是并无管状结构或者管状形貌破坏。针对上述的问题,本文在实验室关于Ti02纳米管阵列可控合成的基础上,以阳极氧化法制备的非晶态Ti02纳米管阵列为原料,通过系统调控水热过程终边的实验参数,成功在低温制备了暴露不同比例{001}晶面的锐钛矿型Ti02纳米管薄膜,并取得的如下的成果。1.优化了实验参数成功制备了暴露{001}晶面的薄膜,并且保持管结构。使用改性的水热法,通过调整水热处理时温度和保温时间、HF溶液的pH值和体积,首次在130℃的低温制备了暴露76.5%{001}晶面的锐钛矿型Ti02薄膜,并且保持管状形貌。2揭示了由非晶Ti02纳米管向锐钛矿型TiO2纳米管薄膜转变的新机理。水热过程中,气相HF分子与固相Ti(OH)4之间的反应是{001}晶面暴露的关键。HF分子在Ti02的{001}和{101}晶面上的化学吸附,使得{001}面的晶面能低于{101}面,诱导Ti02纳米管表面原子重排,使得{101}晶面面向{001}晶面转变,从而制备了暴露高比例{001}晶面的纳米管薄膜。3.制备了暴露不同比例{001}晶面的锐钛矿型Ti02纳米管薄膜,并对它们在紫外光下催化降解甲基橙的性能进行研究。结果表明随着{001}晶面的增加,薄膜的光催化效率也随之增加。并且通过对降解过程的动力学分析,还发现HT-20的表观速率常数是未暴露{001}晶面的Ti02纳米管纳米管的150倍之多。这可能是由于制备薄膜具有的管状结构为光生载流子提供了便捷的输运通道,以及暴露的{001}晶面对电子-空穴对的空间分离作用。4.制备了负载不同金属氧化物的暴露{001}晶面的锐钛矿型Ti02纳米管薄膜薄,M-001-TiO2(M=Fe, Cu, Mn和Ce),并研究了它们对NOx的选择性还原性能。结构表明,金属氧化物负载后对NOx转化率均提高,特别是负载MnOx的薄膜,转化率是未负载薄膜的2倍多。性能的提高可能是由于金属氧化和{001}晶面之间的协同作用。