半导体光催化剂在能源和环境方面有着广阔的应用前景，因此，引起广泛的研究。传统粉末状光催化剂由于在制备和溶解在染料废液中极易团聚，并且循环使用过程中不易取出，易损失等缺点限制了其应用。超细纳米纤维具有大的长径比，大的比表面积，质轻，柔软等诸多特性，而且其表面有很多羟基，易于改性，是无机纳米材料优良的载体。其不仅能有效提高纳米材料的稳定性、防止其团聚、控制材料的尺寸分布，而且能促使无机材料在光、电、催化等方面得到更好的运用，甚至有可能产生新的奇异功能，这种复合材料“取长补短”，充分弥补了单一材料的缺点，产生单一材料所不具备的新性能，开创了材料设计方面的新局面。本论文围绕着“基于天然棉纳米纤维复合材料的制备和光催化性能的研究”这一主题，主要开展了以下三方面的工作：1、天然棉纤维/TiO2复合纳米材料的制备及光催化性能研究首先，参考之前我们的研究：将棉花溶解在DMAC/LiCl溶剂中制成纺丝液，通过静电纺丝技术制备天然棉纤维超细纳米纤维。然后，以超细纳米纤维为基底，利用溶胶-凝胶方法制备天然棉纤维/TiO2复合纳米材料，通过调节TiO2前驱体钛酸四丁酯的量来控制复合材料中TiO2的含量。为了提高TiO2的结晶性能，我们把溶胶-凝胶法制备得到的复合物180℃水热处理6h。然后，研究该复合材料对亚甲基蓝的光催化降解效果。测试结果表明：溶胶-凝胶方法制备的天然棉纤维/TiO2复合纳米材料中TiO2是无定形结构存在的，水热处理之后TiO2的结晶性能明显提高，以锐钛矿结构存在。光催化降解亚甲基蓝的实验表明：该复合材料具有良好的催化效果，并在一定范围内，随着TiO2含量的增加，该复合材料的光催化活性增强。2、天然棉纤维/CdS复合纳米材料的制备及光催化性能研究以超细棉纳米纤维为基底，利用连续离子吸附的方法制备天然棉纤维/CdS复合纳米材料，通过控制吸附的次数调节棉纤维表面CdS纳米粒子的尺寸、含量和分布，并研究该复合材料对罗丹明B的光催化降解能力。测试表明：CdS以立方结构存在棉纤维表面，该复合材料对罗丹明B具有明显的光催化降解效果，同时最优的CdS含量光催化降解效果最好，循环吸附20次的复合纳米材料在可见光照射下，40min几乎降解99%的罗丹明B。超细棉纳米纤维能抑制CdS的团聚，缓解CdS的光腐蚀现象。3、棉纤维/CdS/TiO2复合纳米材料的制备及光催化性能研究利用水热的方法在棉纤维上合成花状CdS纳米晶，也就是花状结构的棉纤维/CdS复合纳米材料，研究了水热反应时间、温度、Cd: S比对该复合材料的影响。结果表明：当Cd: S=1:3时在200℃水热反应12h得到完美的花状结构复合材料，并提出了其可能的形成机理。以花状棉纤维/CdS复合纳米材料为载体，控制钛酸四丁酯的量用溶胶-凝胶的方法负载TiO2薄膜，制备一系列棉纤维/CdS/TiO2复合纳米材料，作为对比，制备了纯的花状CdS，CdS/TiO2纳米材料。对比结果表明：加入10ml钛酸四丁酯的复合纳米材料具有最好的光催化降解罗丹明B的效率，并且有最好的稳定性。捕获性实验证明：羟基自由基是该复合材料的主要活性物种。由此，提出了其光催化降解罗丹明B的光催化机理。