层状碱金属钛酸盐材料作为一种具有很强的离子交换性能的新型纳米材料,不仅在催化、离子交换、单电子晶体管等方面有着巨大的应用前景,而且作为一种污染物吸附材料,能够高效地去除溶液中的污染物。和其他的离子交换剂相比,钛酸盐纳米材料的制作过程更加环保,所消耗的电能和热能相对较低。本文主要研究不同方法合成不同结构的钛酸盐纳米材料对水溶液中的铀酰的去除行为,考察了钛酸盐纳米材料在吸附核素方面的影响因素以及其在实际应用中的潜质。选取Fe₃O₄和Si02颗粒作为模板,在模板表面通过原位溶胶凝胶法,再通过一步水热反应可合成核壳、蛋黄以及空心结构的功能化钛酸盐纳米材料,考察了在不同环境因素影响下不同结构的功能化钛酸盐颗粒对水中的放射性铀酰的吸附行为,并利用XRD、FTIR、Raman光谱、XPS、BET等表征手段探究了在不同体系下吸附铀酰前后材料的微观结构变化以及对铀酰的吸附机理。（1）低温水热法合成的钛酸盐纳米材料（TNWs）表现出团聚的线状结构,且在吸附前后形貌未发生较大改变。表征结构显示低温下TNWs依然具有完整的晶体结构,且根据动力学和等温线拟合结果显示,TNWs对U（Ⅵ）的吸附行为符合拟二级动力学和Langmuir吸附模型,在温度分别为298 K、313 K和328 K时拟合出饱和吸附量分别为358、384和410mg g^-1。TNWs对铀酰的吸附受离子强度的影响较小,且受溶液pH的影响很大,说明吸附的主要机理是阳离子交换和外表面络合。热力学数据证明该吸附过程自发吸热,XRD分析显示随着铀酰浓度增大TNWs的层状结构会逐渐消失,XPS光谱分析显示在吸附过程中发生了层间钠离子和铀酰离子的交换作用。（2）为加强钛酸钠吸附剂的回收利用性,以磁性Fe₃O₄为中心粒子采用溶胶凝胶法和水热法成功制成具有不同形貌的核壳、蛋黄结构磁性钛酸钠（Fe₃O₄@TNS）,用于水中放射性铀酰的吸附和去除。Fe₃O₄@TNS具有独特的多层结构,吸附量受pH值的影响很大,受离子强度的影响较小,说明U（Ⅵ）在Fe₃O₄@TNS上的吸附主要受离子交换和外表面络合的影响。引入干扰阳离子时,核壳和蛋黄结构Fe₃O₄@TNS对U（Ⅵ）的吸附率按Ca²⁺2+≈Na⁺+和Mg²⁺2+++顺序递减,干扰阴离子存在时分别按照 PO₄^3->Cl->CO3^2->SO4^2->NO^3-≈ClO₄^-和PO₄^3->SO₄^2->Cl^->CO₃^2->NO^3-≈ClO₄^-的顺序递减。用Langmuir模型计算的核壳和蛋黄结构Fe₃O₄@TNS对U（Ⅵ）的最大吸附量（Qmax）分别为68.6和82.9 mg g^-1。蛋黄结构Fe₃O₄@TNS比核壳Fe₃O₄@TNS具有更高的吸附效率,因为蛋黄壳结构在钛酸晶壳内提供了内部空隙空间,以容纳更多的可交换活性位点。（3）采用球形SiO2作为模板可合成空心结构具有更高纯度刊结晶性的钛酸盐纳米颗粒（H-TNNPs）,实验探究了H-TNNPs在U（Ⅵ）一元体系、U（Ⅵ）-Ni(Ⅱ、U（Ⅵ）-Sr（Ⅱ）二元体系以及U-Ni（Ⅱ）Sr（Ⅱ）三元体系下U（Ⅵ）与共存离子的竞争吸附行为。动力学拟合表明不同体系下H-TNNPs的吸附行为均符合拟二级动力学模型，可在30min内基本达到吸附饱和,且竞争吸附对U（Ⅵ）的动力学影响不大;Langmuir等温线拟合得到H-TNNPs在对U（Ⅵ）一元体系、U(Ⅵ>-Ni（Ⅱ）、U（Ⅵ）-Sr（Ⅱ）二元体系和 U（Ⅵ）-Ni（Ⅱ）-Sr（Ⅱ）三元体系下对U（Ⅵ）的吸附容量分别为243.3 mg g^-1,112.6 mg g^-1、114.3 mg g^-1和138.6 mg g^-1，可知在竞争体系下离子半径的优势Sr（Ⅱ）和Ni（Ⅱ）会优先和层间的Na⁺进行离子交换反应,但三元体系下离子间与材料存在不同的亲和性和选择性。