近些年来，核工业在发达国家以及发展中国家渐渐复苏，欧美各个国家近年来都在极力发展核能。我国同样将在未来的几十年内建设数个大型核能发电机组。虽然核能被称为清洁能源，但是潜在的核污染威胁仍然存在。自1974年核工业兴起以来，目前为止全世界已经发生了多起核安全事故，如：1979年的三里岛核事故、1986年的切尔诺贝利核事故及2011年在日本发生的福岛核事故。这些事故的发生不仅威胁到人类的生存和日常生活，而且对我们赖以生存的环境也造成了极大的危害。暴露的核元素往往会通过水循环对水体产生较大的污染。因此寻求一种行之有效的核废物处理方法已经成为亟待解决的问题。使用有效的吸附剂来处理核污染废水是一种应用广泛的处理方法，因而高效吸附材料的研制成就为目前人们研究的热门方向。在众多吸附剂中，无机纳米材料凭借其比表面大、结构稳定、吸附效率高等优势受到了广泛关注。其中，钛酸盐纳米材料由于具有独特的物理和化学特性而备受研究者重视。钛酸盐体系材料能通过对水溶液中阳离的吸附、离子交换等过程处理水中重金属离子，因而被广泛的应用于重金属废水的治理中。本文中，我们制备了一系列的钛酸盐纳米材料以及钛酸盐纳米复合材料。通过利用XRD、SEM、TEM、BET等表征手段对这些钛酸盐体系吸附剂进行了系统表征，重点研究和评价了钛酸盐体系吸附剂对溶液中放射性元素的吸附能力。本文的具体工作内容如下：(1)本论文通过水热方法，以钛纳米粉末为原材料制备了一维钛酸盐纳米管，通过XRD、TEM、BET等测试手段对所得的纳米材料进行了基本表征。结果表明钛酸盐纳米管均一稳定，并且具有良好的形貌。并且钛酸盐纳米管有着较高的比表面积、较少的微孔，是一种性能优异的吸附材料。通过钛酸盐纳米管对放射性溶液的吸附性能的研究，发现它能短时间内高效的吸附水中的铀酰离子，并且通过吸附等温曲线求得钛酸盐纳米管对铀酰离子的饱和吸附量为1.6meq/g。同时研究了钛酸盐纳米管的吸附机理，详细过程为：首先铀酰离子通过离子交换进入钛酸盐内部，之后便牢牢卡在变形的骨架结构中。这种稳定的骨架结构会保证铀酰离子不会脱落，从而避免对水体的二次污染。(2)为了解决钛酸盐纳米材料尺寸微小，难以回收的问题，我们以黑曲霉菌丝为基体、通过共混培养法制备了大尺寸的黑曲霉-钛酸盐纳米管复合材料。复合材料拥有与生物菌体相近的尺寸，并且钛酸盐纳米管均匀的分散在菌丝的表面，并没有团聚现象。除此之外还证明了钛酸盐纳米管与菌丝之间存在较强的化学键，而并非普通物理吸附。对水中的钡离子的吸附实验可以证明黑曲霉-钛酸盐纳米管复合材料有着优异的吸附性能，其饱和吸附量能达到120mg/g (1.75meq/g)。实验结果证明了黑曲霉-钛酸盐纳米复合材料不但拥有钛酸盐纳米管的高吸附能力的优点，同时具有天然微生物的大尺寸易回收的优点，是一种集高吸附能力、低成本、可回收性强等特点于一身的优异吸附剂。(3)通过分部合成方法制备了具有磁性的、易回收的Fe3O4-钛酸盐纳米复合材料，并对所得到的样品进行了基本表征，表明Fe3O4-钛酸盐纳米管复合材料具有核壳材料的基本形貌，并且保持了Fe3O4的磁学性质。同时研究了Fe3O4-钛酸盐纳米复合材料对钡离子的吸附，实验表明Fe3O4-钛酸盐纳米复合材料能在短时间内高效的吸附水中的钡离子，并通过吸附等温曲线可得到Fe3O4-钛酸盐纳米复合材料对钡离子的饱和吸附量为118.4mg/g(1.73meq/g)。证明Fe3O4-钛酸盐纳米复合材料是一种性能优异并可回收的吸附剂。