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本发明公开了一种原位制备{001}晶面曝露的锐钛矿型二氧化钛薄膜的方法，具体实施方式如下：先对基体进行清洗，然后进行退火预处理，将处理后的基体再进行清洗并晾干备用；将钛源、氟源、酸和异丙醇均匀混合并充分搅拌，配置成反应前驱液备用；将基体与反应前驱液移至不锈钢高压反应釜中，在电热鼓风干燥箱中进行水热反应，反应结束后冷却取出基体，用去离子水进行超声清洗，获得表面有二氧化钛薄膜的基体。通过本发明制备得到的薄膜在基体上原位生长形貌均匀、致密且薄。

本发明涉及一种定向生长单晶ZnO纳米墙的水溶液制备方法，克服现有技术存在的多晶非定向问题。解决方案是：a.ZnO种子层制备，将摩尔比为1:1的Zn(CH3COO)2·2H2O和Al(NO3)3.9H2O与体积比为1:1的乙二醇甲醚和乙醇组成的混合溶剂混合，使Zn2+浓度为0.05-0.5mol/L，制备得到含有种子层的ITO玻璃基底备用；b.ZnO纳米墙生长，将Zn(NO3)26H2O与(CH2)6N4按摩尔比为1:1配制成0.025-0.05mol/L的溶液，在ITO玻璃上得到一层白色薄膜。本发明通过在种子液中加入Al(NO3)3.9H2O,可实现ZnO纳米墙定向生长；通过对ZnO纳米墙高温热处理，可实现ZnO纳米墙单晶化，对气敏传感器提供更有效的导电通道以提高电导率。

本发明公开了一种原位快速合成稀土掺杂氧化物单晶的方法，该方法利用贵金属纳米结构等离激元的热效应，以吸收截面大的小尺寸贵金属纳米颗粒为热源，通过共振波长的外加光场的作用，使贵金属纳米颗粒在极短的时间内产生极高的热量，并传导至稀土掺杂发光材料，使其局域温度瞬间升高；同时表面等离激元弛豫产生的热电子催化其表面吸附的氧分子，使氧分子活化，从而促进发光材料发生氧化反应，在瞬间高温和活化氧的双重作用下，发光材料瞬间相变为稀土掺杂氧化物单晶。本发明通过调整贵金属颗粒等离激元共振峰的位置，可实现激发光波长的线性可调。该方法简单易行，室温条件便可进行，反应时间短，所需激发光功率密度小，且具有波长依赖特性。

本申请公开了一种二氧化钛单晶材料，所述二氧化钛单晶材料为锐钛矿型二氧化钛单晶材料；所述二氧化钛单晶材料的尺寸为0.1cm～30cm。以及一种大尺寸锐钛矿型二氧化钛单晶的生长方法。所述二氧化钛单晶材料的致密性好，结晶程度高。该晶体材料的生长方法操作简单、重复性好、价格低廉、可规模化生产。这种锐钛矿型二氧化钛单晶作为最重要的半导体之一，其优异的光电特性及自身稳定、低毒等优点，使其在光催化、染料敏化太阳能电池、光致变色器件和气体感测等领域具有广泛应用。

本申请公开了一种多孔二氧化钛单晶材料及其制备方法和应用，所述多孔二氧化钛单晶材料中含有10nm～1000nm的孔。所述多孔二氧化钛单晶薄膜及体块的致密性好，结合牢固。该晶体材料的制备方法操作简单、重复性好、价格低廉、可规模化生产。二氧化钛作为最重要的半导体之一，已被广泛应用在光催化、太阳能电池、传感器等领域。