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随着工业的快速发展，环境污染问题日益受到重视。水污染是目前亟待解决的一大难题。对污水的处理方法很多，其中利用纳米Ti02光催化分解有机污染物、吸附重金属离子，是一种很有发展前途的新型水处理技术。Ti02是一种重要的无机功能材料，因其具有湿敏、气敏、光电转换、介电效应及优越的光催化等性能，使其在传感器、介电材料、光电材料、自洁材料和催化剂及载体等领域具有广泛的应用前景。与普通Ti02纳米粉体相比，由Ti02转化而来的钛氧纳米管具有特殊的管状结构，高的比表面积和更强的吸附能力，更适合做催化剂或催化剂载体。但是，由于Ti02光催化剂带隙较宽，只能被波长较短的紫外线激发，故使得太阳能的利用率很低；而且，由于光激发产生的电子．空穴对易复合，导致光量子效率很低。此外，水热法制备的Ti02纳米管稳定性较差，稍高的焙烧温度或强紫外光照射就会破坏其管状结构。为改善其结构性能，本文以水热法制备的纳米管为模板，将其浸渍到溶胶中合成高稳定性的Ti02纳米管。同时对纳米管进行修饰，提高其催化性能、重金属离子吸附性能。本论文的研究内容主要包括以下方面：
一、以锐钛矿型Ti02粉体为原料，通过水热处理制备Ti02纳米管(Ti02-NTsA)。首次以水热法制备的Ti02纳米管为模板，将其浸渍到含钛溶胶中合成高稳定性的Ti02纳米管(Ti02-NTsB)。采用透射电子显微镜(TEM)，X射线衍射(XRD)，热分析实验(TG-DTA)和拉曼光谱(Raman)等对样品进行了表征。样品的光催化活性通过光催化降解甲基橙来评价。详细讨论了焙烧温度对合成的高稳定性Ti02纳米管(Ti02-NTsB)的光催化活性的影响。光催化性能研究表明：400℃为Ti02-NTsB的最佳焙烧条件。400℃焙烧后，Ti02-NTsB仍保持其完整的管状结构且光催化活性最高。
二、首次以H2PtC16作为铂前驱体，以合成的高稳定性的Ti02纳米管(Ti02-NTsB)作为载体，通过光还原法制备铂修饰的Ti02纳米管(Pt/Ti02-NTsB)，采用透射电子显微镜(TEM)，X射线衍射(XRD)，紫外可见吸收光谱(UV-vis)，氮气吸附等对样品进行了表征。并对Pt/Ti02-NTsB的光催化活性和催化加氢活性进行了系统研究，详细讨论了载体、铂负载量等因素对光催化活性和催化加氢活性的影响。结果表明，光还原过程中Ti02-NTsB能保持其完整的管状结构，与Pt/Ti02-NTsA相比，Pt/Ti02-NTsB的催化活性更好。
三、首次以水热法制备的Ti02纳米管(Ti02-NTsA)为模板，将其浸渍到氢氧化铁溶胶中，通过焙烧得到铁包覆的Ti02纳米管(Fe/Ti02-NTsA)。采用透射电子显微镜(TEM)，X射线衍射(XRD)，紫外可见吸收光谱(UV-vis)和原子吸收光谱(AAS)等对样品进行了表征。产物的光催化活性通过光催化降解甲基橙来评价。并详细讨论了焙烧温度、氢氧化铁溶胶浓度及溶液的pH值对Fe/Ti02-NTsA纳米管热稳定性和光催化活性的影响。结果表明：采用本方法制备的Fe/Ti02-NTsA同时具有较高的热稳定性和光催化性能。在400℃焙烧的情况下，Fe/Ti02-NTsA拥有完整的纳米管结构和高的光催化活性。此外，溶液的pH值对Fe/Ti02-NTsA的光催化活性也有影响。当溶液的pH为2.4时，Fe/Ti02-NTsA的光催化活性最高，且重复率好。
四、首次在水热法制备钛酸盐纳米管的基础上，通过形成黄原酸基反应合成了CS2修饰的钛氧纳米管。采用粉末X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、红外(FT-IR)和拉曼光谱(Raman)等对产物进行了表征。并以水溶液中铅离子、铜离子和银离子作为目标重金属离子，分别用纯钛酸盐纳米管和C52修饰后的钛氧纳米管对其进行反应和吸附，通过一系列对比性实验，评价了不同形式纳米管去除重金属的能力。结果表明，与普通粉体相比，纳米管去除重金属的能力增强。特别是钛酸盐纳米管经C52修饰后，去除重金属的能力明显增强。CS2修饰前，纳米管去除重金属pb2+，Ag+和Cu2+的能力分别是599.37，163.22和474.73 mg/g。CS2修饰后，纳米管去除重金属pb2+，Ag+和CU2+的能力分别是663.37，160.21和423.05 mg/g。
五、在通过形成黄原酸基化学反应制备二硫化碳修饰钛酸盐纳米管来去除污水中的重金属离子的基础上，重点研究二硫化碳修饰钛酸盐纳米管(CS2/Ti02-NT)的光催化活性。此外，pb2+通过离子交换负载到二硫化碳修饰纳米管上，得到pb2+负载的二硫化碳修饰钛酸盐纳米管(Pb/CS2/Ti02-NT)。采用透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、原子吸收光谱(AAS)、紫外可见吸收光谱(UV-vis)和氮气吸附等对样品进行了表征。对合成的样品的光催化性能进行系统研究，光催化活性通过光催化降解甲基橙来评价。讨论了焙烧温度、焙烧气氛及物理吸附在纳米管表面的pb2+对光催化活性的影响。结果表明，CS2/Ti02-NT和Pb/CS2/Ti02-NT光催化性能的最佳条件为氮气气氛下500℃焙烧。此外，物理吸附的pb2+对纳米管的光催化性能也有影响。通过对比水洗前后的Pb/CS2/Ti02-NT在氮气气氛中500"C焙烧后的光催化降解曲线发现，水洗后的Pb/CS2/Ti02-NT的光催化活性要比未水洗的Pb/CS2/Ti02-NT的光催化活性高。