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钛酸纳米管是一种典型的氧化钛基纳米管，对于一些污染物具有突出的吸附和光催化功能。相对于现有吸附材料存在的预处理昂贵、杂质含量高、吸附容量低等问题以及现有光催化材料分离回收困难的缺点，钛酸纳米管不仅具有独特的管状形貌、大的比表面积和孔体积以及良好的沉淀性能，而且将层状钛酸盐和TiO2纳米半导体的性质有机结合在一起，是一种理想的吸附材料和光催化材料。
采用水热法以P25 TiO2为原料制备了钛酸纳米管，所得纳米管具有多层纳米管状结构，顶端开口或两端开口，外径为9 nm，内径为4.5 nm，层间距为0.75 nm，比表面积和孔体积分别为272.31 m2/g和1.264 cm3/g。纳米管在不超过400℃煅烧时微观形貌和晶体结构保持良好，煅烧温度为500℃以上时，纳米管发生断裂并产生新的晶型Na2TigO19和TiO2。随着煅烧温度的升高，纳米管的比表面积和孔体积不断减小。利用钛酸纳米管作为吸附材料对水体中三种主要重金属离子(pb2+、Cd2+和Cr3+)的吸附机理进行了深入研究，钛酸纳米管对重金属离子的吸附速度很快(吸附平衡时间为180 min)，对pb2+和Cd2+吸附的最佳pH为5.0～6.0，对Cr3+的平衡吸附量随溶液pH的升高而持续增加。pb2+、Cd2+和Cr3+的单层饱和吸附容量分别为520.83、238.61和51.58 mg/g，与其它常用吸附材料相比，钛酸纳米管对重金属离子的吸附能力较强。吸附在钛酸纳米管表面的重金属离子可用HCl解吸，当HCl浓度为0.1 mol/L时，pb2+和Cd2+的解吸率分别为82.3％和88.1％，解吸效果显著，说明钛酸纳米管具有较好的再生性能。结合zeta电位和FT-IR光谱测试结果对钛酸纳米管吸附重金属离子的机理进行分析，发现当pH>2.6时，钛酸纳米管表面带负电，对重金属阳离子具有静电吸引作用，重金属离子也会与钛酸纳米管中的羟基发生作用，通过离子交换作用将重金属离子交换上去，被交换的重金属离子再与氧原子键合，吸附机理包括物理吸引和化学吸附。
采用溶胶法对钛酸纳米管进行改性，通过将TiO2负载到钛酸纳米管表面，大大改善了其光催化性能。钛酸纳米管在钛酸正丁酯溶液中的浓度、煅烧温度和钛酸正丁酯水解时间是影响改性钛酸纳米管形貌和结构的三个主要因素，改性钛酸纳米管的光催化活性受TiO2负载量、结晶程度和比表面积综合影响。溶胶法改性的最佳工艺条件为：钛酸正丁酯体积2.13 mL，无水乙醇体积21.0 mL，钛酸纳米管加入量0.2 g，浓HCl体积0.188 mL，去离子水体积1.0 mL，钛酸正丁酯水解时间2 h，煅烧温度400℃。改性钛酸纳米管的强光催化性能通过对亚甲基蓝的降解得到证实，改性后的降解表观速率常数为0.1874/h，达到改性前的2.39倍。利用改性后的钛酸纳米管降解饮用水中的内分泌干扰物双酚A取得了良好效果，双酚A的光催化降解动力学遵循Langmuir-Hinshelwood方程，催化剂投加量、溶液pH以及饮用水中常见离子和天然有机物等因素对双酚A的降解速率有明显影响。改性后的钛酸纳米管沉淀性能显著强于P25 TiO2，更容易通过沉淀、过滤等从反应体系中分离出去，降低光催化后处理成本。