如今，随着工业的快速发展，环境污染已经越来越严重，并且直接影响人们的身体健康。因此，检测和处理有机污染物已经引起广泛关注。虽然我们不能够一次性解决所有问题，但是，我们也希望为科学的保护环境尽我们的一份力量。在这篇论文中，我们所从事的二氧化钛纳米管阵列修饰应用方面的基本研究就是为了达到这样的目的而进行的。基于二氧化钛纳米管阵列的光学/电学活性，我们通过修饰二氧化钛纳米管得复合材料以用于有机污染物的检测和处理。TiO₂纳米管阵列具有高度取向、表面形貌均一、孔径长度可调、以及独特的电学、光学特性。自2001年首次通过阳极氧化法制备以来，在很多领域如光催化与传感得到广泛的应用。此外，TiO₂纳米管阵列还具有成本低，应用范围广，低毒性，高的光催化活性以及高的化学稳定性等优点。然而，TiO₂半导体材料禁带宽度较高（锐钛矿型Eg=3.2eV，金红石型Eg=3.0eV），只对紫外光有吸收，从而限制了其在光催化上的应用。而且，光生空穴与电子的复合可降低光转换效率。我们通过对TiO₂进行修饰制备出功能化的纳米复合材料，增大它在可见光区的吸收及光电转换效率，可以用其来检测和处理有机污染物。研究内容具体如下：为了增加TiO₂导电性并降低光生空穴-电子对的复合率，我们选择合适的窄带隙半导体材料对其进行修饰。窄带隙半导体修饰的TiO₂可以在太阳光下被激发。由于所选窄带半导体材料的导带更负于TiO₂导带，光生电子较易从窄带隙半导体的导带转移至TiO₂导带，然后参与还原反应。而且，在半导体的价带形成光生空穴并参与氧化，这就是为什么功能化的纳米TiO₂复合材料能加速光生载流子的分离从而增大它的光学活性的原因。基于此，我们通过在TiO₂表面修饰二元或三元异质窄带隙半导体ZnSe/TiO₂andCu-Zn-S/TiO₂来构建新型的纳米TiO₂复合材料。ZnSe纳米粒子修饰的TiO₂纳米管阵列用于降解五氯苯酚比未修饰的TiO₂纳米管阵列高出35%的光催化降解能力，而Cu-Zn-S三元半导体修饰的TiO₂纳米管阵列对2,4-二氯苯氧基乙酸和9-蒽酸显示出很强的光催化降解能力，比未修饰的TiO₂纳米管阵列分别高出48.2%和31.5%。TiO₂纳米管优良的物理化学以及光学性质使得其可以在光电传感领域发挥作用。基于TiO₂纳米管的光电性质，我们制备通过在TiO₂纳米管上修饰分子印记聚合物构建了光电化学传感器（MIP@TiO₂NTAs），实现了对水样中全氟辛烷磺酸（PFOS）的测定。该传感器具有高灵敏度，检测限达86ng/mL。而且，这种MIP@TiO₂NTA光电化学传感器表现出高选择性，这些结果表明将半导体应用于分析领域是一个很好的选择，特别是在检测有机污染物方面。总之，构建了基于TiO₂纳米管的纳米功能复合材料并开展了有机污染物的检测以及去除的研究。这些研究对于开发半导体材料在光电催化和光电化学分析上的应用具有启示作用。