当前全球正面临着环境恶化和能源短缺的严峻挑战。我国既是当今世界经济增长最快的大国,也是当今世界环境污染最为严重的大国之一。我国既是能源短缺国,又是能源消耗大国。解决环境问题和能源问题,成为我国实现可持续发展、提高人民生活质量、保障国家安全的迫切需要。国内外大量研究表明,光催化技术能分解空气和水中的多种污染物。太阳能光分解水技术可望获得廉价的氢气,得到理想的清洁能源。光催化材料在空气净化、自洁净、超亲水性等方面也取得了初步成功,在环境保护方面的应用市场正在逐步形成。我国能源结构面临经济发展和环境保护的双重压力,加强光催化材料的基础研究意义十分重大。目前对光催化材料的研究十分广泛。其中,半导体TiO2是最早发现也是目前公认的性能优良的光催化材料。TiO2以其化学性能稳定、吸收紫外线能力强、量子效率和催化效率高、无毒无味、来源丰富及价格低廉等众多优点得到了广泛研究和实际使用。但TiO2光催化技术在实际应用过程中还存在着光谱响应范围窄、量子效率偏低、粉末的分散与回收等问题。本文针对目前TiO2应用中的不足,选择了几种载体对TiO2进行了负载,制备了TiO2复合光催化材料,希望能实现TiO2的有效回收和循环利用,同时对负载的TiO2进行微结构调控和修饰改性,以期拓展光响应范围,提高光催化活性。主要内容如下：第一章主要介绍了光催化材料的研究背景和发展概况,及TiO2光催化材料的晶体结构、催化机理、目前存在的问题和改进的方法。提出了本文的研究思路和实验内容。第二章使用氧化锆多晶纤维实现了TiO2的负载,在四方相的纤维表面生成了锐钛矿TiO2微晶,且微晶暴露出具有高反应活性的{001}晶面,通过控制反应条件,可以进一步利用ZrO2纤维作为模板,生成TiO2微米管。实验中首先对ZrO2纤维进行预处理,然后选择钛酸丁酯、P25、氟钛酸铵作为不同的钛源,利用溶胶-凝胶、水热等不同方法进行TiO2的负载。对负载情况较好的氟钛酸铵作钛源的水热反应,进行了详细研究。在不同的初始浓度、不同的反应时间和反应温度下,负载的TiO2呈现出不同的形貌特征。特别是在一定条件下能够将ZrO2纤维载体完全消耗掉,使得ZrO2纤维成为制备TiO2微米管的模板。TiO2微米管表面由暴露高反应活性的{001}晶面的TiO2微晶组成,在光催化、光电子学等领域都有重要的潜在应用价值。通过改变前躯体溶剂的组分、掺杂金属离子、贵金属沉积等方式,来进行表面修饰和微结构调控,对TiO2的光响应范围向可见光拓展,提高光催化效率,进行了积极的探索。根据氧化锆纤维与TiO2复合的结果,本文在第三章又选择了一些其他形状和大小的氧化锆微球作为载体,进行TiO2的负载研究。使用微米级大小的氧化锆微球、氧化锆空心球、含锆的玻璃微珠作为载体,选择不同配比的氟钛酸铵溶液作为钛源,进行水热反应,得到了不同形貌的负载TiO2的复合材料,并对其光催化性能进行了测试。使用自己制备的ZrO2纳米粉体替代较大的氧化锆微球,水热反应后,ZrO2纳米粉体被完全消耗,得到了TiO2纳米晶。TiO2纳米晶暴露出高比例的{001}晶面,具有较高的光催化活性。BiFeO3等多铁材料是近年来的研究热点,以其丰富的物理现象和具大的应用潜力受到广泛关注和研究。同时BiFeO3的带隙较窄,为2.2eV左右,对可见光的吸收能力强。第四章采用水热法、熔盐法和燃烧法制备出了纯相的BiFeO3粉体,对比三种制备方法及所得粉体的粒度、分散性等结果,选择燃烧法所得BiFeO3进行了TiO2的负载。使用钛酸丁酯作为钛源,采用溶胶-凝胶法在BiFe03颗粒的外层负载上了TiO2,产物具有良好的光催化性质。第五章对本论文的工作做了总结,并对实验和结果中存在的问题进行了分析和讨论,对下一步的研究工作提出了计划与展望。