分子自组装技术是近年来材料制备与改性的一大研究热点，自组装就是分子或者纳米颗粒自发连续地吸附到基底表面，形成自组装单层薄膜；若分子或纳米颗粒能在一定的驱动力下层层吸附，则形成自组装多层薄膜。自组装薄膜具有独特的物理性能、化学性能、光学性能和电子传输性质，并且结构稳定、制备简便，因而在可湿性控制、润滑、吸附、防腐、催化、分子生物学、传感器、平板印刷术、电化学及微电子工业等领域中显示出广阔的应用前景，本文将探讨自组装技术在环境保护方面的应用。一方面，在氧化硅基底表面制备两种有机硅烷系的自组装单层材料，并将其作为吸附剂直接用于五氯酚（PCP）有机污染物的处理，研究自组装单层材料对五氯酚的吸附行为和吸附机理。另一方面，在土壤和水体中极为常见的FeOOH属于半导体矿物，作为天然催化剂，它对环境中有害污染物的迁移、转化有着重要影响。本研究组的前期研究表明，生物矿化纳米FeOOH在无光和过氧化氢条件下，FeOOH／有机物界面也能产生明显的催化氧化降解作用。模拟生物矿化原理，利用自组装单层的外侧功能团启动和调控无机矿物的成核和生长，在低温液相的反应体系中制备无机矿物薄膜。许多无机矿物都能通过这种自组装方式合成，包括金属氧化物、硫化物、碳酸盐和磷酸盐等。自组装FeOOH薄膜将纳米FeOOH固定化，为系统研究铁氢氧化物的（光）催化氧化反应提供了条件，在环境修复和开发新型（光）催化材料方面都极具研究价值。本文用自组装单层作为有机模板，在Fe（NO₃）₃—HNO₃体系低温液相法制备出了FeOOH纳米薄膜，确定成膜的最佳条件，并对形成铁氢氧化物的物相进行分析，为后续（光）催化研究奠定基础。制备自组装单层采用传统的浸入一洗涤法：先用Si（OCH₃）₃（CH₂）₃-SH表面活性剂制备出—SH为外侧功能团的自组装单层（SH／SiO₂），再氧化得到—SO₃H为外侧功能团的自组装单层。制备—NH₂为外侧功能团的自组装单层（NH₂／SiO₂）直接用Si（OCH₃）₃（CH₂）₃-NH₂表面活性剂即可。两种自组装单层材料在水中均发生较强的质子化效应，表明自组装单层外侧功能团—SO₃H和—NH₂组装成功。用红外光谱进行表征，发现自组装材料的红外光谱中出现C—H的伸缩和弯曲振动，NH₂／SiO₂材料的红外光谱还出现了N—H的弯曲振动，证明基底上存在有机硅烷系自组装单层。选取五氯酚（PCP）为目标有机污染物，分别用SO₃H／SiO₂和NH₂／SiO₂吸附处理PCP水溶液，结果表明SO₃H／SiO₂和NH₂／SiO₂对PCP均有一定的吸附作用，其中SO₃H／SiO₂对PCP的吸附能力值得关注。PCP在SO₃H／SiO₂材料上的吸附较慢，30d达到吸附平衡，其吸附行为符合Freundich等温线；PCP在NH₂／SiO₂材料上的吸附相对较快，15d达到吸附平衡，其吸附行为符合Langmuir等温线。通过调节反应体系的pH值和红外光谱分析，推测PCP在自组装材料SO₃H／SiO₂和NH₂／SiO₂上的吸附机理为氢键吸附。模拟生物矿化原理，在自组装单层表面进一步沉积具有催化能力的FeOOH薄膜。实验采用SO₃H／SiO₂自组装单层为人工模板，低温液相法制备，最佳反应条件为：水浴温度70℃、Fe（NO₃）₃浓度2.0mM、pH值为2.00、反应时间6h。用TEM、XRD、SEM等测试手段证明在SO₃H／SiO₂自组装单层表面成功制备出了纳米级的铁氧氢氧化物薄膜，其物相为针铁矿（a-FeOOH）。