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光催化降解污染物是实现可持续发展的一项重要手段，采用绿色能源—太阳能作为动力能源，实现污染物的降解，真正实现对环境的治理。其中最主要的问题就是催化剂的选择。催化剂必须同时具备光催化活性较高和无二次污染的性质。二氧化钛由于价廉、无毒、热/化学稳定性高在众多半导体光催化剂中脱颖而出，但是由于其对光的响应范围较小，严重的影响了其利用率。为了增加其光响应范围，各种提高二氧化钛光催化活性的报道也随之大量涌现。 本论文选取二氧化钛作为研究物质，制备了具有较高光催化活性的TiO2及其复合材料。实验过程中主要采用的都是简单的水热-溶剂热方法，成功的合成出高活性的二氧化钛/石墨烯纳米复合物、具有3D级次结构的二氧化钛花状微米球、具有双相晶型的二氧化钛微米球。具体的研究成果如下: 1.通过简单的溶剂热方法成功制备出TiO2/rGO的复合材料，而且二氧化钛纳米球在石墨烯表面能够均匀分布并通过对不同石墨烯含量的产物进行性质研究，探讨了石墨烯的不同加入量对二氧化钛光催化活性的影响。 2.采用单纯的有机溶剂N，N-二甲基甲酰胺(DMF)作为反应介质，成功的制备了具有级次结构的二氧化钛微米球。通过调节络合剂及形状控制剂二乙醇胺的含量以及反应时间对产物的形貌生长机理进行了探讨。由于物质的比表面积较大而且晶型较好，产物还具有较高的光催化活性。 3.以草酸作为反应的络合剂及形貌控制剂，通过溶剂热反应，首次合成了具有两种晶型（金红石与锐钛矿）的二氧化钛微米球。该微球的内层和外层是由不同的纳米结构组成，即外层是由一维的纳米棒构筑，而内层则是由零维的纳米粒子组成。同时通过对草酸用量和反应时间的调整，探讨了这种产物合成的机理。最后还对产物的光催化性质进行了研究，由于锐钛矿和金红石的协同作用，所制备产物的光催化性质与商业化的二氧化钛相比有了极大的提高。