以二氧化钛为代表的纳米半导体光催化水处理技术,在给水、废水和再生水回用诸领域,尤其是去除水中难降解有机污染物方面已为世人所瞩目,但是要真正大规模的实际应用还存在若干亟待解决的瓶颈问题。为此,本文以水中极难降解的活性偶氮染料为模型反应,通过制备方法、工艺条件、表征技术和水处理光催化应用的全面探索和系统优化,有针对性地开展了新型高活性介孔二氧化钛纳米晶水处理功能材料的理论探索和应用研究,内容分为三个部分。第一部分,通过低温超声化学法制备得到锐钛矿相介孔TiO₂纳米晶。不经焙烧一步晶化形成平均孔径5-10 nm且均匀介孔分布的分散性良好的锐钛矿产物。该材料经450℃焙烧后具备较高的光催化活性,紫外光下90 min对浓度为30 mg/L的X-3B水溶液的降解率就达到80%,比常规水解法得到产物提高了近15%,从而表明超声化学法简单易行,过程迅速,能够促进Ti（OC₄H₉）₄的水解,加速TiO₂粉体的晶化及介孔的形成,凸显了超声化学作为介孔材料新型合成方法的优势,为制备水处理中的二氧化钛光催化剂提供了新的思路。第二部分,通过元素掺杂对TiO₂进行改性已经成为炙手可热的研究方向。本文采用超声模板法,硝酸铁作为铁源,十二胺作为模板剂,方便地制备得到了不同Fe掺杂量（Fe/Ti=0,1%,5%,10%,20%）的TiO₂纳米晶。在本实验条件下,Fe掺杂量为5%的TiO₂的光催化活性最佳,紫外光下90min对浓度为30 mg/L的X-3B水溶液的降解率就达到95%,比不掺杂样品有明显提高。通过TG-DTA、TEM、XRD等手段对产物进行了结构和形貌表征。研究表明:该样品经热处理后,为具有蠕虫状介孔结构的球形颗粒,是结晶良好的锐钛矿型纳米晶,且Fe元素实现了均匀有效的掺杂。通过Fe的掺杂不仅可以提高TiO₂的光催化活性还有利于形成形貌可控的介孔TiO₂纳米晶。第三部分,以常用的钛酸四丁酯为钛源,借助十二烷基二胺（DADD）这种Bola型非离子表面活性剂作为结构导向剂,三乙醇胺作为水解抑制剂,在低温短时（80℃,6h）的温和条件下,通过一步超声反应制得了颗粒形貌与孔径大小皆可控的TiO₂纳米晶;根据实验确定了DADD的最佳投加量（DADD:Ti=1:5）;调节反应体系初始pH值可以选择性地获得球形的有序介孔纳米产物。其中控制反应体系初始pH=9的样品光催化活性最高,紫外光下90min对浓度为50 mg/L的X-3B水溶液的降解率就超过了99%,而且样品经过热处理后依然保持良好的介孔结构,显示了较高的热稳定性,为介孔TiO₂纳米晶可控制备提供了简便易行的新方法,也为其他非硅基介孔晶体材料的环境友好制备提供了实验依据。