一种金红石型结构TiO₂单分散纳米单晶及合成方法。该金红石型结构TiO₂纳米单晶为多棱体结构的纳米晶，大小为50纳米～0.5微米。其合成方法是将四氯化钛溶解于盐酸溶液，混合均匀后，放入高压釜，在预压0.1－1.5兆帕，温度200－400℃下保温4－8小时，得到高结晶度金红石型结构TiO₂单分散纳米单晶。本发明的特点是利用溶液的酸度和预压，提高前驱体水解温度，使其在高温下水解，由于此时系统处于10－25兆帕高压力下，TiO₂分子结晶时沿被限定的晶面，择优生长，直接长成密度最大的、几乎无缺陷的金红石型结构TiO₂纳米单晶。该晶体用作锂离子电池负极材料，可以有效提高电池的充电效率和使用寿命；用作压点陶瓷子器件，可提高其抗荷能力和工作品质。