TiO₂的光催化作用已被广泛的应用在能源和环境方面,如空气和水净化系统、杀菌、光电化学转换等。TiO₂纳米材料具有较高的光催化活性、较强的氧化能力、良好的化学稳定性、耐久性、无毒和价格低廉等特点,成为研究最多的光催化剂。然而,由于TiO₂光催化剂的能带隙较宽,只能吸收紫外光,而紫外光只占太阳光的4%,光能利用率较低;且光生电子与空穴易复合;难以回收利用等缺点限制了TiO₂的广泛应用。目前研究的重点是如何提高TiO₂的光催化活性,将TiO₂的光吸收范围拓展到可见光区域,提高重复利用率。通过对TiO₂的负载改性,利用载体的大比表面积,强吸附性能;或能有效的分离电子和空穴;或具有磁性,便于回收等,制备复合催化剂。这样不仅可提高降解效果,且对载体吸附剂的再生起一定作用。通过S元素的掺杂,使TiO₂对可见光有响应。本论文选用机械强度高、大比表面积的氧化铝及可以储存、运输电子的石墨烯材料,将两种材料复合制备了复合载体,并研究了其对TiO₂光催化性能的影响。本论文通过沉淀法制备了石墨烯-氧化铝复合载体（RGO-Al₂O₃）;以钛酸四丁酯（TBOT）为前驱体,通过浸渍法将TiO₂负载于石墨烯-氧化铝复合物上,制备了TiO₂/RGO-Al₂O₃复合催化剂;以硫脲为S源,钛酸四丁酯为前驱体,石墨烯-Al₂O₃复合物作为载体,浸渍法制备了S掺杂型TiO₂/RGO-Al₂O₃复合催化剂。采用拉曼光谱、XRD、DRS、XPS、SEM以及TEM等表征手段对所制备的光催化剂进行表征、分析,并以甲基橙为目标降解物,研究了所制备的光催化剂在紫外光及可见光下的光催化活性。（1）石墨烯-氧化铝复合载体（RGO-Al₂O₃）制备及表征本论文以硝酸铝为铝源,采用沉淀法分别制备了GO改性的Al₂O₃复合载体（GO-Al₂O₃）和RGO改性的Al₂O₃复合载体（RGO-Al₂O₃）。XRD的结果表明所制备的复合载体为无定型的结构。N₂的吸脱附的结果表明,RGO-Al₂O₃为介孔结构,有大的比表面积（423m²/g）。较大的比表面积有利于吸附被降解物,可提供更多的活性位点。当RGO-Al₂O₃作为TiO₂时,不仅有大的比表面积和储存电子的能力,还能有效地控制TiO₂的尺寸和分散度。RGO的加入使TiO₂晶粒尺寸控制在一定范围,且TiO₂与RGO形成Ti-O-C键,促进光生电荷的转移。（2）TiO₂/RGO-Al₂O₃复合催化剂的制备、表征及其性能研究本论文以钛酸四丁酯做为前驱体,通过浸渍法将TiO₂负载到RGO-Al₂O₃复合载体上制备TiO₂/RGO-Al₂O₃复合材料。通过拉曼光谱、BET、XRD、SEM、TEM、HRTEM等表征手段研究了RGO-Al₂O₃复合载体上分散特性;通过XPS、UV-Vis DRS等测试其化学结构和光学性质。通过对TiO₂/RGO-Al₂O₃复合材料表面性质的研究发现,当TiO₂负载量为20%-40%时,与单纯的氧化铝载体相比,TiO₂在RGO-Al₂O₃复合载体上的晶粒尺寸大约维持在15nm。RGO的加入使RGO-Al₂O₃复合载体的比表面积明显增大。TiO₂/RGO-Al₂O₃复合物的化学结构用UV-Vis DRS和XPS表征,结果表明RGO-Al₂O₃和TiO₂之间产生了一种强烈的相互作用力。通过液相光催化氧化甲基橙的测试所制备材料的催化性能发现,与P25和TiO₂/Al₂O₃复合物相比,本实验所制备的TiO₂/RGO-Al₂O₃复合材料的光催化活性相对较高。（3）S掺杂型TiO₂/RGO-Al₂O₃复合催化剂的制备、表征及其性能研究本论文以硫脲为硫源,RGO-Al₂O₃复合物作为载体,采用浸渍法制备了S-TiO₂/RGO-Al₂O₃复合催化剂。并用BET、XRD、SEM等对其进行了结构分析。XRD表征表明所制备的复合催化剂均为锐钛矿型。XRD的图谱中虽未见硫相关化合物的衍射峰,但元素分析测试证明了硫元素的存在,其存在形式可能是进入到TiO₂晶格内部,且适当的S掺杂可以减小TiO₂的晶粒尺寸。甲基橙降解实验结果表明,S掺杂的TiO₂负载在RGO-Al₂O₃载体上有较强的可见光催化作用,且适当的S掺杂可以减小TiO₂的晶粒尺寸。本实验最佳的掺硫量为3%,硫元素进入TiO₂晶格内部,降低TiO₂的禁带宽度,吸收波长红移,使S-TiO₂/RGO-Al₂O₃在可见光下有较强的催化作用。