本论文以提高农药药效，减少在环境中的残留为目的，利用纳米催化材料光催化降解有机污染物的原理，控制农药原位降解，开展农药纳米功能化制剂的研究，就是利用纳米技术将农药制备成为小于20nm的颗粒，然后与纳米光敏材料TiO2进行组装制备成一个均匀透明或半透明的微乳型制剂。该制剂以水为介质，生产应用安全，不存在有机溶剂的污染，在环境特别是农产品中不造成农药残留。 采用溶胶-凝胶法和微乳液法制备光敏纳米材料TiO2，研究了两种方法工艺过程及影响因素，所制备的TiO2纳米材料经透射电子显微镜、X射线衍射仪、激光粒度分布仪等检测手段表征。其中溶胶-凝胶法制备过程中发现，凝胶时间直接影响TiO2的粒径和表面积，凝胶时间越长，粒径越小，比表面积越大；螯合剂的加入与否，加水量与加水方式，加入的乙醇、盐酸量的多少，以及水解温度等是影响凝胶时间的主要因素。用微乳法制备了纳米TiO2粒子，分析了微乳体系中水和助剂对纳米TiO2粒子的影响，确定了较优配方：23mLOP-20，46mL环己烷，4mL正己醇，15mL水。所制纳米TiO2粒子表面无有机物残留，平均粒径为9.6nm，比表面积为65.8m2g-1颗粒分散性较好。对所制备TiO2进行光催化降解溴虫腈农药实验，结果表明，与溴虫腈直接光解相比较，TiO2能加速溴虫腈的光降解；粒径越小，催化活性越高；TiO2在酸性及碱性条件下催化活性较中性高；温度升高，溴虫腈光催化降解速率增大；在一定范围内，光催化反应的速率随TiO2浓度增加而上升；随着溴虫腈初始浓度的增加，催化速率逐渐变小。比较溶胶-凝胶法与微乳液法制备TiO2，虽然微乳液法制备的TiO2纳米粒子粒径小，比表面积大，对溴虫腈的催化活性高，但该方法繁琐，生产工艺条件要求高，收率较低，溶剂损耗太大等，因此不适合工业化生产。 以光催化氧化处理溴虫腈为目标，采用溶胶-凝胶法研制出分别掺Fe3+、Ag+的TiO2催化剂，并对溴虫腈的光催化降解进行了较系统的研究。实验表明：Fe3+、Ag+掺杂后的TiO2纳米材料锐钛矿向金红石相转变的温度降低；在相同温度下(500℃)，随着掺杂离子含量的提高，TiO2粉末中锐钛矿型含量降低，金红石矿型含量升高；在不同温度下，随着温度的升高，TiO2粉末中金红石矿型含量也越高；掺杂离子可以有效地提高TiO2的光催化活性，随着杂离子浓度的增大，对溴虫腈的降解率先上升后下降，最大催化活性的掺Fe3+量为n(Fe3+)：n(TiO2)=0.08、掺Ag+量为n(Ag+)：n(TiO2)=0.06；掺Fe3+得到的纳米催化材料随着溴虫腈悬浮液的pH增大，催化降解率逐渐降低。而掺Ag+得到的纳米催化材料随着溴虫腈悬浮液的pH增大，对溴虫腈的催化降解率逐渐升高。 根据微乳剂形成的机理，选用了合适的表面活性剂、助表面活性剂等助剂制备出了10﹪溴虫腈微乳剂，经过实验得出10﹪溴虫腈微乳剂的组成为：溴虫腈10﹪，DBS-Ca/1602(1：1)(10～15)﹪，环己酮(10～15)﹪，去离子水(60～70)﹪。该微乳剂具有物理、化学稳定性好的特点，其粒径范围在4～10nm之间，为制备溴虫腈纳米功能化化制剂打下基础，并提供大量的实验数据。该制剂质量达到国家农药有关标准，本研究确定了10﹪溴虫腈微乳剂主要技术指标： pH=4.5～7.8，透明温度范围为-10～60℃，粘度小于400mpa·s，实验确定了较合理的制备工艺。 利用油性表面活性剂改变TiO2粒子表面的极性，使之与溴虫腈纳米粒子有机结合，增强了纳米粒子在溴虫腈微乳剂中的分散稳定性，制备出溴虫腈纳米功能化制剂，并进行光催化性能研究，为该制剂的主要技术指标确定提供可靠依据。选用油酸对纳米TiO2进行改性处理，最佳工艺条件为：油酸浓度为0.01mol/L，pH=6，用量为(4～8)﹪；本试验所制备的纳米TiO2改性粉体粒度均匀、分散性、亲油性好。通过光催化实验，改性后纳米TiO2对溴虫腈的降解率比改性之前有所下降，其中掺Fe3+纳米TiO2粉体的降解速率变化较小；通过对组装后制剂性能的测试，确定5﹪纳米功能化制剂的组成为：10﹪溴虫腈微乳剂50﹪，改性掺Fe3+纳米TiO2(2.5～10)﹪，去离子水(40～47.5)﹪。该制剂质量达到国家农药有关标准，本研究确定了5﹪溴虫腈纳米功能化制剂中主要技术指标：pH=5～7，粘度小于400mpa·s，纳米TiO2小于10﹪，确定了较合理的制备工艺。建立了HPLC法分析溴虫腈纳米功能化制剂，该方法的回收率为100.08﹪，变异系数为1.13﹪。 利用高效液相色谱、气质联用仪、核磁共振仪等检测手段，对农药溴虫腈光催化降解过程中形成的6个主要中间产物进行定性，它们分别为：2-(对-氯苯基)-1-乙氧基甲基-5-(三氟甲基)-吡咯-3-腈；4-溴-2-(对-氯苯基)-5-(三氟甲基)-吡咯-3-腈；2-(对-氯苯基)-5-(三氟甲基)-吡咯-3-腈；4-溴-2-(对-氯苯基)-吡咯-3-腈-5-甲酸；对氯苯甘酸；对氯苯甲酸。探讨了该农药光催化降解的机理和可能的降解途径。研究表明：(1)溴虫腈吡咯环上的脂肪醚断裂、去卤素，再被氧化为吡咯羧酸，然后吡咯环打开形成对氯苯甘氨酸；(2)溴虫腈吡咯环上先去卤素，再脂肪醚断裂，形成对氯苯甘氨酸。对氯苯甘氨酸在纳米TiO2作用下催化降解成对氯苯甲酸，对氯苯甲酸继而发生氧化，去烷基等降解反应，直至矿化为无害的物质。 采用高效液相色谱法进行溴虫腈在甘蓝和土壤中的残留分析方法研究，添加回收率为90.6～93.3﹪，变异系数为1.6～12.1﹪。溴虫腈的最小检出量为6.5x10-10g，最低检出浓度为0.0162mgkg-1。研究了溴虫腈纳米功能化制剂和常规制剂在作物上的消解动态，结果表明：溴虫腈纳米功能化制剂和悬浮剂在土壤中的消解动态符合指数回归方程，分别为C=0.0816e-0.1583T，0.0228e-0.0647T；半衰期分别为T0.5=4.38，10.71d；溴虫腈两种制剂在甘蓝中的消解动态符合回归方程，分别为C=0.3882e-0.4616T，0.2174e-0.1797T；半衰期分别为T0.5=1.50，3.86d。根据EPA对溴虫腈在蔬菜中最大允许残留量1mgkg-1的规定，溴虫腈纳米功能化制剂的安全间隔期为5d。结果表明溴虫腈纳米功能化制剂，在甘蓝和土壤中的消解比溴虫腈悬浮剂快。因此，溴虫腈纳米功能化制剂能较好地降低农药在作物和土壤中的残留。