介孔炭因其发达、可调的2-50nm独特介孔结构,在催化、吸附分离、材料组装、生物医药合成等领域有着巨大的应用价值,但目前对介孔炭的大分子吸附过程和作用机制仍缺乏直接的实验证据,且介孔炭吸附剂的分离回收也存在一定困难。针对上述技术问题,本文采用低成本的凝胶模板法,以新生成的Ni(OH)2凝胶作为模板剂,酚醛树脂为炭前躯体,经均匀沉淀、树脂浸渍、升温固化、高温炭化、酸洗提纯等工艺过程,制得具有发达多孔结构的介孔炭。制备过程中通过模板含量的调节可实现介孔炭孔隙含量和孔结构的有效控制。扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)形貌观察及氮气吸附孔结构分析均清晰表明,该方法制得的介孔炭孔分布较均匀,且模板含量变化对孔结构的形成有明显影响,特别是对介孔含量影响显著。在大分子染料—溴甲酚绿的吸附实验中,该介孔炭表现出可观的染料吸附性能,而且吸附量随实验温度上升、模板含量增加或染料初始浓度的提高而增大。本实验还从吸附动力学、吸附等温线及吸附热力学等不同角度对介孔炭的吸附性能进行了深入分析,结果表明最适用动力学模型为Pseudo-second-order model,模型分析结果验证出:模板含量的提高,不仅提高了吸附量,同时也使吸附速率有所增大。调整实验温度,计算吸附热力学参数得出,模板量提高可使介孔炭获得更加强大的驱动力,从而更加有效地对染料进行脱除。本文在上述介孔炭的基础上引入纳米二氧化钛(TiO2),合成了TiO2改性热解炭和TiO2改性赋磁介孔炭。通过在紫外光照射与自然光照射下的吸附性能对比测试,发现在紫外光照射下,TiO2改性热解炭可通过光致催化降解染料分子,因此表现出比纯介孔炭更加持久的持续吸附力。TiO2改性赋磁介孔炭不仅具有较强的染料吸附性能和染料持续吸附降解能力,而且通过磁性镍的引入,提供了一种介孔炭分离回收的便利方法,可有效防止对环境的二次污染。研究结果显示,凝胶模板法可以获得具有发达介孔结构的热解炭,在大分子染料吸附/分离领域应用潜力巨大,而且可以通过纳米TiO2和磁性颗粒的存在实现染料持续吸附分解能力和磁场驱动力下的分离回收,在废水处理、饮用水净化、环境保护等领域存在巨大的应用价值。