水污染日益严重，水污染防治及海水淡化越来越多地引起了人们的关注，基于此本论文主要研究光催化及电吸附方法在水处理方面的应用。采用溶胶-凝胶及水热法制备了掺杂NiO的钛酸盐-二氧化钛纳米阵列式复合结构光催化剂。对催化剂进行表征分析，并且通过对染料罗丹明B的光降解来评价催化剂的活性。结果表明通过合成条件的控制，在泡沫镍基底上分别成功生长出具有管状、片状结构的钛酸盐-二氧化钛纳米阵列，在模拟日光照射下，这些复合结构化光催化剂对罗丹明B的降解效率在99%以上，并且在光催化反应前后保持形貌结构不变。更为重要的是，这些结构化催化剂易于回收再利用，克服了传统纳米光催化剂颗粒容易团聚、稳定性差、易于流失、难以回收和再生的困难。对这些p-n型复合半导体光催化剂的催化原理进行了初步探讨。其光催化剂性能的明显提高可能与几个方面的协同作用有关：钛酸钠具有独特的层板带电荷的层状结构，对正电染料分子产生独特吸附效果，以及p-型半导体NiO的掺杂提高了光生载流子的分离。同时，纳米阵列式结构具有大的比表面积，开放式空间结构，增大了活性位点的数量。电极材料直接关系到电吸附除盐效果的优劣，科研人员越来越多地致力于研发性能较高的电极材料。通过高锰酸钾在泡沫镍上的原位还原法，将层状化合物负载于导电基底上，合成出具有片状结构的δ-MnO2/Ni阵列式复合材料。改变水热反应的温度、时间以及高锰酸钾的用量能够对纳米片阵列的尺寸、孔结构和电容值进行调控，并筛选出最优化的合成条件。在MnO2负载量为5mg/cm~2，电流密度分别为2mA/cm~2、5mA/cm~2时，电容值分别是217F/g和143F/g。将其用作电吸附电极材料，处理盐溶液中的微量钠离子，NaCl的电吸附量为5.43mg/g，物理吸附率为6.7%，电吸附率为8.8%，脱附率为74%。碳材料是电吸附技术中常见的电极材料，通过溶胶-凝胶及水热法制备了层状化合物修饰的碳材料复合电极，将钛酸盐、二氧化锰等层状化合物分别负载于不同的碳材料基底上（包括活性炭及活性碳纤维），并对其形貌、结构和电化学性能进行表征，其中二氧化锰改性碳材料的超电容性能有所提高，而钛酸盐改性后由于材料导电性的降低造成超电容量有所降低。最后，初步考察改性碳材料在电吸附水处理中的应用。