본 발명은 Au가 장식된(decorated) TiO2-x 나노시트, 이의 합성 방법 및 이의 용도에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 Au가 장식된 TiO2-x 단층 나노시트, TiO2-x 나노시트와 Au 나노입자를 혼합하여 장식(decoration) 공정을 통한 합성 방법, 및 상기 Au가 장식된 TiO2-x 단층 나노시트를 무음극 배터리 또는 가스 센서 소재로 활용하는 용도에 관한 것이다. 본 발명에 따른 Au가 장식된 TiO2-x 단층 나노시트는 리튬 이온 이동 기능층으로 효율이 우수하고, NH3, H2S, 아세톤 및 에탄올에 대한 감지 능력이 우수하여 무음극 배터리 소재 또는 가스 센서 소재로서 유용하게 사용될 수 있다.