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孔径在2-10 nm之间的TiO2超滤膜由于较好的分离、抗生物污染能力，在小分子生物医药产品的分离具有很大的应用前景。本文以实现小孔径超滤膜规模化制备为主要目的，将溶胶凝胶技术与模板技术相结合，考察了溶胶制备参数对溶胶转凝胶过程的影响;并在此基础上，确立了一种制备TiO2超滤膜的流程，分别制备了片式及管式TiO2超滤膜，对其进行了通量和截留分子量的表征;此外，为提高组装孔热稳定性，制备出孔径更小的TiO2膜，选择掺杂La元素，系统研究了La对TiO2晶型及孔结构的影响。具体内容包括以下三个部分： ⑴弱碱性环境下TiO2溶胶转凝胶过程的研究。目前制备TiO2超滤的方法主要为酸性溶胶-凝胶法，而对于以N，N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂的弱碱性溶胶-凝胶法则研究较少，其过程机理也有待进一步系统研究。以钛酸四丁酯为前驱体，DMF为溶剂，乙酰丙酮为水解抑制剂，制备了TiO2溶胶，系统考察了水钛比、前驱体初始浓度和温度对TiO2溶胶转凝胶的影响，并且计算了不同水钛比下TiO2溶胶转凝胶的活化能，得出如下结论:溶胶的胶凝时间随着温度的升高而减小，随水钛比的增大而减小，但随前驱体初始浓度的增大而增大;不同条件下制备的TiO2溶胶粒子的生长均遵循近似线性生长模式，且可将其分为三个阶段，分别为缓慢生长区、过渡生长区和凝胶生成。利用Arrehenius方程:计算出水钛比分别为3、6、9时，对应的溶胶转凝胶活化能分别为77.5 kJ/mol、83.4 kJ/mol和86.4 kJ/mol。 ⑵弱碱性溶胶凝胶法制备TiO2超滤膜。以钛酸四丁酯为前驱体，分别制备了过渡层溶胶和顶层溶胶。其中顶层以DMF为溶剂，乙酰丙酮为螯合剂，嵌段共聚物P123为结构控制剂。经过系统的实验，得出如下结论:制备的过渡层溶胶平均粒径在40-50 nm，能在一个月内保持稳定;制备的顶层溶胶的平均粒径为7nm，溶胶在5℃下保存，能80天保持稳定，说明所制得溶胶性质较稳定，适于制备TiO2超滤膜;通过低温氮气吸附脱附分析，过渡层和顶层TiO2材料均具有Ⅳ型的吸附脱附等温线，属典型的介孔结构。其中，过渡层TiO2材料的比表面积为146 m2/g，BJH孔径在4.19 nm左右;顶层TiO2材料的比表面积为109.8 m2/g，BJH孔径为3.7 nm;纯水通量和截留分子量实验证明，TiO2片式膜经四次涂膜，纯水通量由撑体的9.3 L/m2/h/bar下降到2.13 L/m2/h/bar，截留分子量为2700 Da;TiO2管式膜经四次涂膜，通量稳定在40-60 L/m2/h/bar，且重复性良好，截留分子量在3300 Da左右，对应的孔径为3.3 nm，该孔径的膜在生物医药领域具有良好的应用前景;通过扫描电镜分析，片式膜及管式TiO2膜表面无大孔、裂痕等缺陷，表面较光滑，断面电镜表明膜层与支撑体之间有明显的界面，片式膜厚度在2-3μm之间，管式膜厚度在1-2μm之间。 ⑶La掺杂制备TiO2介孔材料及其超滤膜。为提高TiO2介孔结构的热稳定性，采用掺杂镧元素，系统考察了镧的掺杂对TiO2材料孔结构和晶型的影响。镧的引入对TiO2溶胶的粘度和粒径影响不大。动态力学测试表明，La明显提高了氧化钛凝胶的储能模量和损耗模量，能有效减少膜层在干燥阶段发生开裂。XRD分析表明，La的引入在抑制晶粒增长的同时，使得锐钛矿相稳定到800℃。氮气吸附脱附数据显示，镧掺杂TiO2材料的比表面积和孔隙率均得到提高，从未掺杂镧的102.3m2·g-1上升到掺杂量为0.74 g的169.6 m2·g-1，相应的孔隙率从27.8％增加到38.3％，选择最优掺杂量为0.74 g的TiO2溶胶，并进行涂膜，表征结果表明截留分子量为1900Da，小于未掺杂时的量。以上结果表明，镧掺杂能有效减小TiO2膜的孔径，这为小孔径超滤膜甚至纳滤膜的规模化制备提供了一条技术路线。