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近年来，环境污染和生态的破坏已经扩展到全球范围，这迫使人们越来越关注环境问题。人们在传统环境保护的基础上，开发了一系列针对环境和污染治理的新技术。其中纳米材料和光催化技术被广泛应用于环境的保护和治理。作为最有前景的光催化剂，TiO2材料有望在解决诸多环境和污染问题方面发挥重要的作用。介孔TiO2材料因其丰富的介孔结构，具有着大比表面积，壁面晶化以及良好的热稳定性等优异性能，其在生物质产氢，光催化，贵金属担载等方面有着良好的应用。 本课题组在介孔TiO2材料制备方面开展了很多大量的研究:以K2Ti2O5层状钛酸钾为前驱体，经过水合、离子交换，再热处理的方式制备出孔结构丰富，性能优异的介孔TiO2。我们都知道性能与其结构有着密切的联系，但是经过这么多年的研究，通过组成和结构的调整来改变其性能的研究仍然存在着难度，这些难度存在于介孔TiO2的制备工艺中。 本文从离子交换角度出发，利用离子选择性电极在线采集系统考察了不同因素对于不同的层状钛酸钾(K2Ti4O9，未水合的K2Ti2O5，不同条件下水合的K2Ti2O5)离子交换行为的影响。并基于修正后的统计速率理论模型，分析出各自离子交换过程的控制步骤。 首先本文完善了K2Ti4O9的离子交换动力学模型。在K2Ti4O9晶须离子交换过程中，降低起始溶液的pH值、增加体系温度和提升体系的搅拌速度对于离子交换速度都有促进作用。其离子交换反应的控制步骤为表面反应过程，因此增加溶液的搅拌速度对于离子交换速度的促进效果没有提升反应体系的温度来得有效。以上结论与前期工作中关于K2Ti4O9晶须离子交换动力学得到的结论相一致。其次本文建立了K2Ti2O5的离子交换动力学模型。在未水合的K2Ti2O5，蒸汽水合的K2Ti2O5和20％CaCl2溶液水合的K2Ti2O5这三种K2Ti2O5晶须离子交换过程中，增加体系温度和提升体系的搅拌速度对于离子交换速度都有促进作用，其中表面反应是该过程的控制步骤，也就是说对于它们的离子交换而言，提高体系的温度要比增加体系的搅拌速度更为有效。最后通过水合与未水合样品离子交换数据的比较，我们发现这些数据能够间接地为何明和周亚新提出来的介孔形成机理提供数据支撑。