石墨烯是材料科学领域一颗冉冉升起的明星,因为它具有独特的平面结构、优良的透明性、良好的电子传导和迁移率、高的比表面积和化学稳定性,被认为是制备高效纳米复合材料用于能源贮备和转化的理想候选材料。本论文,主要通过制备TiO2-石墨烯、ZnS-石墨烯和Au-Pd/石墨烯纳米复合材料并探索其光催化性能,对石墨烯在光催化过程中的作用和氧化石墨烯在制备催化剂过程中的作用进行了研究,其主要内容和创新点包括：一：系统地研究了TiO2-石墨烯作为光催化剂在气相和液相降解环境污染物的催化性能。研究发现,TiO2-石墨烯复合材料的光催化活性随着升高石墨烯的复合比例呈现先提高随后降低的规律。通过系列表征,发现适当比例石墨烯的复合可增加对污染物的吸附、增强光的吸收强度、延长电子-空穴对的寿命和拓宽可见光的吸收,这些因素促进了TiO2的催化性能的提高。同时,和Ti02-碳纳米管光催化剂进行了比较,当采用TiO2固体粒子与碳材料进行硬复合时,首次发现石墨烯和碳纳米管在促进光催化降解污染物方面并没有本质区别。二：通过湿化学法优化制备TiO2-石墨烯复合材料并应用到可见光光催化选择性醇类。此研究不仅提出了如何制备有效的TiO2-石墨烯光催化剂的方法,同时开辟了该类复合材料光催化剂在选择性氧化的应用。此外,该研究首次比较了石墨烯和碳纳米管在调控半导体形貌上的不同,进而影响光催化活性。该研究为半导体-石墨烯类复合型光催化剂的优化制备和在光催化有机合成领域的潜在应用提供了科学指导。三：为了进一步提高TiO2-石墨烯复合材料光催化选择性氧化醇到醛的活性,我们概念性的验证通过减少石墨烯的缺陷和提高TiO2与石墨烯的界面接触,这样可以更有效地利用石墨烯的电子传导,从而提高光催化效率。四：在一系列的半导体-石墨烯复合材料中,我们发现ZnS-石墨烯对选择性氧化醇类和环氧化烯烃具有可见光活性。通过缜密表征,我们提出并首次通过实验验证了石墨烯的类大分子染光敏剂作用,可将宽带隙半导体的光响应范围拓展到可见区域,该光催化反应机理为石墨烯的研究开辟了新的思路。五：合成Au-Pd合金负载于石墨烯,通过控制实验表明,氧化石墨烯能作为大分子表面活性剂和二维平面载体负载Au-Pd合金。将Au-Pd/石墨烯作为光催化剂用于液相降解罗丹明B,验证了双金属合金比单金属促进光催化的潜在优势。