社会的发展和能源需求的增长造成了许多环境问题,其中含油废水的排放对人类的生活造成了严重的威胁,因此,对含油废水进行有效的油水分离成为了研究热点。近年来,特殊浸润性材料由于其对油相和水相具有不同的润湿性而被广泛地应用于油水分离领域。目前,常用于油水分离中的特殊浸润性材料包括超疏水/超亲油和超亲水/水下超疏油两种材料。另外,由于具有自清洁、耐腐蚀、抗结冰等优异性能,超疏水材料不仅能在复杂的服役环境中进行油水分离,并且超疏水材料的构建拓展了金属及金属氧化物在油水分离及其它领域的应用。本文采用阳极氧化法和月桂酸低能修饰法制备了超疏水纳米TiO2涂层。通过工艺参数的调节和对微观结构、晶体结构和化学组成的表征,对超疏水纳米TiO2涂层的润湿性机制进行分析;对超疏水纳米TiO2涂层的油水分离性能、自清洁性、抗结冰性、耐腐蚀性、稳定性等进行了评估;通过外部紫外光的刺激和黑暗环境下保温处理实现纳米TiO2涂层的可逆润湿性转换,并对其在油水分离中的应用进行了评估。获得的主要研究结果如下:通过阳极氧化法在纯钛基体上构建纳米结构,然后利用月桂酸进行低能修饰获得超疏水纳米TiO2涂层。在较优工艺参数下制备的超疏水纳米TiO2涂层接触角均大于156°,滚动角均小于4.3°。当阳极氧化电压从5 V增大到20 V再到30 V时,表面微观结构从纳米孔转变为纳米管再到“火山口”形纳米结构,固-液接触方式由“面接触”转变为“线接触”再到“点接触”,固-液接触面积分数越来越小,接触角越来越大。当施加电压分别为5 V和20 V时,所得的纳米孔和纳米管可用于建立两个改进的Cassie模型以设计超疏水表面。制备的超疏水纳米TiO2涂层为无定形相,且通过脱水反应与月桂酸发生化学结合。超疏水TiO2/Ti网对多种油/水混合物具有较高的油水分离效率、良好的重复使用性和稳定性。超疏水纳米TiO2涂层具有较低粘附性且对固、液污染物及低沸点有机溶液均表现出良好的自清洁性。超疏水纳米TiO2涂层表现出良好的抗结冰性,水滴在超疏水纳米TiO2涂层表面的结冰时间延长。与未低能修饰纳米TiO2涂层相比,超疏水纳米TiO2涂层的腐蚀电位更正,腐蚀电流密度更小,表现出良好的耐腐蚀性能。在空气中储存6个月后超疏水纳米TiO2涂层仍保持良好的超疏水性。酸性液滴（1≤p H＜7）在超疏水纳米TiO2涂层表面的接触角均大于150°。超疏水TiO2/Ti网具有良好的耐磨性和耐弯曲性。紫外光照射后,超疏水纳米TiO2涂层转变为超亲水纳米TiO2涂层,该涂层具有水下超疏油性和较高的油水分离效率。另外,超亲水纳米TiO2涂层在紫外光下可以降解油类有机物,在油水分离过程中增加了材料的重复使用性。在黑暗环境下保温处理后,超亲水TiO2纳米管涂层和“火山口”形纳米涂层分别恢复至疏水性和超疏水性,并且恢复后的超疏水涂层具有较高的油水分离效率。在可逆润湿性转换过程中,涂层的化学组成发生变化,但微观结构并未发生改变。紫外光照射后TiO2涂层表面月桂酸被降解,羟基增多,亲水性增强。在黑暗环境下保温恢复过程中,羟基基团减少,且表面会吸附灰尘或有机物等杂质,表面C含量增大,疏水性增强。