传统的二氧化钛(TiO2)半导体材料由于其绿色、无毒、稳定性好等优点,在光催化领域上有着显著的作用。然而其比表面积小,且3.2 eV的禁带宽度,只能被紫外光激发,对可见光的利用率非常低。其次光生电子与空穴的高复合速率,降低了其光催化活性。Ti基纳米氧化物是以TiO2为基础进行改性的一维纳米材料,其具有较大的比表面积、层间离子交换可改性等优势,从而拥有其特有的吸附性能和催化活性。本论文首先采用强碱水热法制备了不同形貌的Ti基纳米氧化物,样品通过XRD、TEM、以及BET等进行了表征。经过吸附动力学研究,符合Langmuir吸附模型的钛酸纳米管(H2Ti3O7NTs)的吸附量最大,对于二甲酚橙钴的最大吸附量可达到Qmax=10.2 mg/g,吸附平衡常数Ka=0.3690 min-1。吸附性能表明了管壁为层状结构的钛酸类Ti基纳米氧化物是一种潜在的离子吸附剂。针对难降解污染物(例如木质素模型化合物、布洛芬等),研究了一维Ti基纳米氧化物的光催化性能,Ti基纳米氧化物光催化活性与催化剂的结晶度有关,结晶程度越高其光催化活性越强。随后,利用管壁有层状可插层阳离子的H2Ti3O7 NTs材料,通过层状Ti3O72-与四甲基氢氧化铵(TMAH)阳离子之间的层间键合相互作用,制备了基于C和N共掺杂的钛基氧化物纳米棒(NRs)的绿色高效光催化剂。样品通过XRD、SEM、EDS、HRTEM、XPS以及UV-Vis吸收光谱等进行了表征。测试了催化剂在模拟太阳光下对有机染料的光催化性能,研究表明,C,N-TiO2NRs在模拟阳光照射下表现出更好的光催化活性和速率,其表观反应速率是未掺杂TiO2 NRs的8.3倍。此外,采用自由基湮灭实验验证了·OH自由基,h+和·O2-自由基是降解反应的主要活性物种。最后,通过层间离子交换制备了 Co2+离子和二甲酚橙XO络合物共改性的TiO2 NRs材料,样品通过BET测试、Zeta电位、FT-IR、Raman等进行了表征。着重研究了 Co,XO-TiO2 NRs在室温常压下对有机染料的吸附性能,提出并讨论了潜在的吸附机理。研究表明,样品对阳离子染料表现出较强的吸附活性,符合拟二级吸附动力学模型。本文制备了具有不同形貌的Ti基纳米氧化物并对其进行了 C,N元素掺杂,Co元素和二甲酚橙XO的改性实验。由于其较高的比表面积、独特的表面电荷、较强的吸附性能和光催化性能,使其在废水处理、半导体催化剂改性和纳米合成技术等领域具有广泛的应用前景。