水热法合成的钛酸盐纳米管(TNTs)由于其管径小、管壁薄、比表面积大、因此具有很多优良的性能。目前TNTs的合成与表征已成为纳米材料研究的一个新发展趋势,越来越受到科学家们的重视。然而,由于TNTs的发现比较晚,而目前对其研究还主要集中在纳米管的制备与生成机理方面,而对于纳米管作为环境功能材料在环境电化学、光化学方面的研究还比较少,因此加强在这方面的研究是很有必要的。本论文结合了近年来关于TNTs的研究成果,对TNTs复合材料的合成以及其在光、电催化性质进行深入的探讨与研究,获得了一些创新性研究成果。 使用层层自组装(LBL,)方法在ITO玻璃上制备了TNTs多层膜电极,并对自组装膜的光电化学响应进行了系统研究。结果表明水热法合成的TNTs能够通过层层自组装方法在ITO玻璃表面形成多层膜,该膜致密均匀、组装量可控制,并能产生稳定、持久的光电流。 利用TNTs的管状特性,创立了一种TNTs管内合成CdS纳米粒子的新方法,合成出了TNTs管内镶嵌CdS纳米粒子的复合纳米材料,并与TINTs管外掺杂CdS纳米粒子的复合物形态进行了比较。研究表明在TNTs管内合成的CdS纳米粒子,尺寸小,而且分布均匀,这是因为管状结构TNTs能够限制管内纳米粒子的生长和减少纳米粒子在管中的积累。该方法合成的CdS-TNTs复合纳米材料不仅在可见光下具有高的光催化活性,而且为纳米粒子的可控合成提供了一种新的技术手段和思路。 中空管状结构的TiO2纳米管与普通的粉体相比,具有更为奇特的物理结构及优异的化学性能,是一种优良的催化剂载体材料。通过电荷吸附作用合成了亚甲基蓝(MB)-TNTs纳米复合材料,采用涂抹法与层层自组装法制备了稳定且具有良好电催化活性的MB-TNTs膜电极,并进一步研究了MB-TNTs修饰电极对神经递质多巴胺的电催化性能。研究表明TNTs是一种优良的电活性物质载体,MB吸附在TINTs的效果要好于普通的TiO2粒子,而MB-TNTs纳米材料有望成为一些有机物快速测定的电化学传感材料。同时,我们还使用了化学合成法和水热法分别合成了ZnO-TNTs与WO3-TNTs纳米复合材料,采用XRD、TEM、UV-vis、XPS等手段对复合体的结构、性质进行了表征,并以罗丹明B(RhB)溶液作为目标污染物对合成材料的光催化活性作了研究。实验表明,ZnO-TNTs和WO3-TNTs纳米复合体与单纯的TNTs和P25相比具有更强的光催化活性,能使RhB溶液的光催化降解速率有明显提高,这主要是由于掺杂的纳米粒子与TNTs发生协同作用所引起的。我们还详细研究了不同的ZnO(或WO3)负载量对TNTs复合材料光催化性质的影响,从理论上分析了其光催化性质与材料组成、结构的关系,得到了两种具有良好光催化活性的TNTs复合材料的最佳组成。