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近年来一些难以生物降解的有机污染物逐渐引起了人们的重视，应用TiO2半导体材料在环境领域中所具有的特有优势，再结合光催化和光电催化技术，代替传统治理方法，是环境功能材料应用的趋势，而提高材料对可见光的响应以及抑制光生载流子的复合，仍然是保证光催化效果的关键技术手段。本文将具有上转换功能（UCPL，可将可见光转化为能够被TiO2吸收的短波长光子），尺寸在10nm以下的新型碳材料——碳点（CDs），复合在二氧化钛纳米管阵列（TiO2NTs）上，实现提高光电转化率的目的。具体的实施方案如下：（1）PtRu/CDs/TiO2NTs的自组装制备及其在甲醇催化氧化反应中的应用。首先将CDs以电化学方法进行自组装在TiO2NTs上，因带负电的CDs吸引电解质中的质子H+，形成带正电势的Zeta电位，在电场力的驱赶作用下，实现CDs在阴极的吸附和富集。其中通过控制电化学氧化的直流电压来调控CDs粒径大小；通过调节电化学氧化的时间来控制CDs在TiO2NTs上的富集量。最后再将这种电极材料应用于甲醇催化氧化反应之中，取得了较好的效果，单位面积每毫克Pt的催化产电流量可达542.36mA·cm-2（mg Pt）-1，在经过与无CDs复合的光电流密度对比发现，碳点复合的电极材料产生的电流密度增大了约9倍多。（2）Cu2O/CDs/TiO2在可见光下对硝基酚的催化降解及机理研究。分离出不同尺寸CDs复合在基底材料上，在可见光下，采用光电催化技术开展其催化降解。结果发现较小粒径复合的材料，降解效果最差。因此，本文推断出一个机理模型，即碳点优异的上转换作用与传统半导体量子点不一样，发光机理不是得益于量子限域效应，而是碳点的表面态。这个机理模型，可以被不同大小尺寸碳点复合的Cu2O/CDs（s）/TiO2NTs、Cu2O/CDs（m）/TiO2NTs和CDs/Cu2O（l）/TiO2材料的催化降解效果和光电流密度得以论证。（3）双极性碳点改性的N/TiO2NTs制备及其选择性吸附降解研究。以N/TiO2NTs为纳米反应器，原位高温聚合柠檬酸和十八胺，得到CDs/N/TiO2NTs复合材料，成功实现表面的疏水性功能化后，用于选择性吸附降解极性较小的有机污染物对硝基酚的研究。疏水性碳点是依靠Ti O C或是Ti C键连接在TiO2NTs，疏水性得益于高级烷烃链末端。通过改变聚合温度，来调节ID/IG之比，即碳元素中sp2和sp3的含量，以形成有利于光催化性的CDs成分，300℃下得到的碳点ID/IG比最低。通过调节碳源和表面活性剂的配比，实现亲疏水性的调控，柠檬酸和十八胺为1:1时，吸附-光催化效果最佳。