世界工业的快速发展带来各种环境问题，人类生产和生活中产生污染物被排放进入水体，危害人类健康。二氧化钛具有光催化活性高，耐腐蚀，无毒，廉价等优点而被广泛用于去除废水中有机物污染物，作为高级氧化技术之一的臭氧协同光催化更是给高浓度废水处理带来了曙光。为了提高二氧化钛光催化活性，本文利用经典水热法制备出具有大比表面积、纯锐钛矿晶型的二氧化钛纳米管（TNTs），并考察了降解底物溶液的pH以及光源对降解效果的影响，研究了阴离子偶氮染料X3B在TNT和P25上的吸附，以及分别以氧气和臭氧做氧源的光催化性能。本论文分为四章：第一章详述了光催化、二氧化钛纳米管、臭氧协同光催化、吸附影响以及降解产物分离鉴定的研究背景，并概述了本课题的立题依据和研究方案；第二章通过水热法制备二氧化钛纳米管，并对其进行了TEM、XRD以及N2吸附的表征，考察了不同pH的X3B溶液在紫外光、氙灯以及可见光下的降解反应。研究表明以紫外光为光源、体系pH为7时，降解效果最优，约经1.5h则X3B降解率达99%；第三章考察了不同氧源对X3B降解的影响，分别以空气和臭氧做氧源，对比原料P25和制备得到的TNTs在不同降解体系的催化性能，并通过荧光检测不同体系中的羟基自由基，结果表明臭氧与光催化发生协同效应，羟基自由基浓度不是主要影响因素；第四章考察降解底物在催化剂P25和TNTs上的吸附作用，发现TNT表面对X3B最大吸附量为P25的2.82倍；通过Langmuir-Hinshelwood动力学试验，推测降解反应在催化剂表面进行；通过空穴及羟基自由基的淬灭试验，推测存在空穴氧化和直接臭氧化等反应途径，表明有机污染物的吸附对降解反应途径的重要性；第五章考察了降解产物的富集分离，通过气质联用的定性检测，得出可能的降解产物分子式。