为了使TiO₂能更好地应用于光电领域,必须提高电子在TiO₂中的传输效率。一维纳米TiO₂材料能使电子传输更顺畅,有效提高电子传输效率。此外,对TiO₂一维纳米物掺杂某些过渡金属,能提高其光吸收率,改善光电性能。本文采用水热法制备了掺Cr的TiO₂（Cr-TiO₂）纳米管、纳米棒,并且在FTO导电玻璃上生长了TiO₂纳米棒阵列。利用场发射扫描电子显微镜（FESEM）、X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外可见光光谱（UV-Vis）以及光电化学的方法对产物进行了表征,并研究了水热参数对产物的影响。首先,在NaOH溶液中采用水热法制备了掺Cr的Cr-TiO₂纳米管,其直径为7 nm左右,长约70 nm。Cr-TiO₂纳米管是由锐钛矿相组成的单晶结构。紫外-可见光光谱表明掺Cr量为0.5 mol%的纳米管对可见光的吸收率最大,且其光电化学性能优于纯TiO₂纳米管。其次,通过水热法和热处理制得表面含有纳米坑的掺Cr的Cr-TiO₂纳米棒。Cr-TiO₂纳米棒是由锐钛矿相组成的单晶结构,纳米棒直径约80 nm,长度为300 500 nm,纳米坑形状多样,尺寸为10 20 nm。XPS测试表明,热处理后Cr元素以Cr2O3的形式聚集在TiO₂纳米棒表面。紫外-可见光光谱表明,纳米坑加强了产物对近紫外光区的光吸收率,而掺Cr提高了对可见光的吸收。光电化学检测结果显示3 mol% Cr-TiO₂纳米棒薄膜呈现出比纯TiO₂纳米棒薄膜和商业锐钛矿TiO₂颗粒薄膜更优异的光电化学性能。最后,在HCl溶液中先用水热法在FTO上生长了单晶金红石TiO₂纳米棒阵列。研究表明,产物形貌受水热参数的影响。然后通过水热后处理制得树枝状TiO₂纳米棒阵列。树枝状TiO₂纳米棒阵列薄膜的光催化性能比TiO₂纳米棒阵列薄膜更优异。这是由于三维树枝状结构能有效地散射入射光,从而提高薄膜对入射光的利用率。同时,树枝状TiO₂纳米棒阵列薄膜具有较大的比表面积,能提供较多的反应活性点,从而提高光催化能力。