2.2  实验内容 10

2.2.1 磁性钛酸纳米管的制备和表征 10

2.2.2 磁性钛酸纳米管对水中铅的吸附性能的研究 11

3 实验结果与讨论 12

3.1 磁性钛酸纳米管的表征及结构分析 12

3.2 磁性钛酸纳米管对水中铅的吸附及影响因素的分析 15

3.2.1 吸附动力学 15

3.2.2 pH值的影响 16

3.2.3 共存阳离子的影响 17

3.2.4 温度的影响 18

3.2.5 吸附等温线 19

3.2.6 吸附机理 20

结论 21

致谢 22

参考文献 23

1绪论

1.1 TiO2纳米管

1.1.1 TiO2纳米管的发展

TiO2是一种重要的无机材料。TiO2纳米管具有优异的光电、催化、传感性能，故而在光催化、微电子、微生物模拟、传感器材料等领域得到了广泛的应用。TiO2纳米管与TiO2的其它形态相比比表面积相对更大、吸附能力相对更强；因而近年来在环境化学领域开始利用TiO2纳米管制备高效吸附材料。

现阶段对TiO2纳米管的研究热点主要集中在以下方面：在纳米管中装入更小的无机、有机、金属或磁性纳米粒子合成复合材料，使纳米管在催化、光电、电磁等方面的性能得到改善，以便更好的发挥作用。

1.1.2 TiO2纳米管的应用

Amar等[1]采用“改性溶胶—凝胶法”制得负载三价铁的TiO2纳米颗粒。在染料降解实验中，当可见光照射到负载三价铁的TiO2带隙上时，可以明显看到它的光催化作用。

Portan等[2]采用“阳极氧化法”制得垂直排列的TiO2纳米管阵列，经过NaOH溶液处理后的TiO2纳米管具有生物活性，利用这种具有生物活性的纳米管在模拟的体液中诱导羟基磷灰石(HAp)的生长，生成的HAp具有纳米结构特征。由于这种HAp具有优良的生物活性粘合层，故可用于整形、光催化和传感器材料。

Oomman等[3]合成TiO2纳米管用作氢气传感器，TiO2在纳米管表面作为电子供体存在，通过表面对H2的化学吸附效果来判断其灵敏度。结果发现，TiO2纳米管对H2高度敏感，检测范围在10-6～4%之间。

Chen等[4]构筑了以TiO2为衬底的p-n结纳米管光催化剂。这种方法克服了传统光催化系统中的激发电子和空穴在未发生氧化还原反应之前就已经复合而猝灭的缺点，使光催化效率得到提高。实验结果表明，内层镀铂的TiO2纳米管的催化效率大约是内外层都镀铂的TiO2纳米管效率的3倍。

Grimes等[5]合成了透明的TiO2纳米管太阳能电池，它非常有希望成为一种廉价、高效的把太阳能转化成电能的光电转化器。研究结果表明，这种TiO2纳米管阵列长度达到几微米时就能制成单电子理想光电转化效率高达31%的太阳能电池；在紫外光照射下，这种材料的光能转化率为13.1%。

1.1.3 TiO2纳米管的制备

目前制备TiO2纳米管的方法主要有水热法、模板法和阳极氧化法。

1 水热法

水热法法是最有前景的TiO2纳米管合成技术，这种方法合成TiO2纳米管大多都是以纳米TiO2粉体为前驱物，利用特制的密闭反应容器，利用水溶液作为反应介质，经碱液处理，通过“溶解一结晶”两个阶段而得到。在温和的水热条件下，用NaOH溶液处理不同相态的Ti02纳米粉体，可以得到不同形态的TiO2纳米管[6]。在110℃的条件下水热反应，用NaOH溶液处理锐钛矿型TiO2可以制备出均一性良好的TiO2纳米管。