随着工业化进程的不断前进,环境污染的矛盾日益激化,水污染问题在我国更是十分严重。光催化氧化技术因为具有分解污染物彻底,安全绿色环保的特性,在治理环境水污染等领域备受关注。在众多光催化材料中,纳米TiO₂由于其价廉、无毒、化学性质稳定等特点而成为具有广阔应用前景的光催化剂。TiO₂半导体光催化技术作为催化氧化法中一个重要的技术,因此在水污染治理中受到越来越多的关注。石墨烯是一种碳原子以sp²杂化形成六元环的形式周期性排列组成只有一个碳原子厚度的二维材料,石墨烯作为一种新型碳纳米材料,由于其具有大的比表面积、良好的热稳定性和化学稳定性、较强的疏水性、易于进行化学修饰等优点,在材料、催化、吸附分离等诸多领域得到了广泛的应用。因此认为石墨烯和TiO₂的复合材料也会在光催化领域表现出优异的性能。本文主要研究的内容如下:（1）以硫酸氧钛、竹炭、可溶性低分子量酚醛树脂等为原料,通过水热法和一步碳化法等方法制备出TiO₂和TiO₂-graphene-like bamboo charcoal（即TiO₂-GC）复合材料,并通过透射电镜（TEM）,X射线衍射（XRD）,光致发光（PL）光谱、紫外-可见漫反射（UV-vis）等方法对其结构进行分析。并且以亚甲基蓝为目标污染物,考察了原料中石墨烯的用量比、溶液pH值、催化剂用量对TiO₂-GC光催化降解性能的影响。实验结果显示,此水热法制备得到的TiO₂为纺锤状,粒径8-15nm而且TiO₂均匀分布于GC表面,同时TiO₂与GC的复合有效地抑制了二氧化钛光生电子与空穴的复合,从而提高了催化剂的光催化反应效率。此外,复合物中类石墨烯的含量、复合物的用量、pH值均对催化剂的光降解亚甲基蓝的效率有所影响。当亚甲基蓝溶液pH为8,GC的含量为6%,催化剂投料量为50mg时,在紫外光照90 min后的光降解反映速率为0.0509 min-1是工业光催化剂P25光反应速率0.0170min-1的3倍。采用自由基消除剂探究光催化反应机理的研究表明在光催化反应中,h+,?OH和O₂-?三种氧化物为主要的光催化氧化剂,超氧负离子（O2-?）其最主要的作用。（2）以硫酸氧钛,鳞片石墨和尿素为原材料,通过液相沉淀法制备出GO、TiO₂、C₃N₄和TiO₂-RGO-C₃N₄复合材料。分别采用透射电镜（TEM）,X射线衍射（XRD）,光致发光（PL）光谱和紫外-可见漫反射（UV-vis）等表征方法对晶体的结构及元素状态进行了考察。实验结果显示,此液相沉淀法制备得到的TiO₂为纺锤状,而且均匀分布于石墨烯及C₃N₄表面。通过XRD、TEM等分析手段对产物进行表征,并测试了复合光催化剂在300W的氙灯照射下对染料亚甲基蓝的光催化降解性能。结果表明,C₃N₄、TiO₂与石墨烯三者的复合,促进了电子-空穴的分离,加快了电子传输速率,增加了光的利用率,提高了光催化效率。并且,石墨烯的掺杂提高了光催化剂的吸附能力,有利于污染物在半导体表面的富集。并对材料的光催化降解机理进行了研究,结果表明在光催化反应中,h+、?OH和O₂-?三种氧化物为主要的光催化氧化剂,羟基自由基（?OH）起最主要的作用。