环境危机已经成为了现阶段危害人类生态平衡的一大主要问题。近些年来,光催化技术渐渐成为了解决它的有效途径,其中TiO2因为其价格适宜且容易制备,物理及化学性质比较稳定,催化效率高等优良的性质,近些年来被广大的研究人员所关注。但是众所周知TiO2 (Eg=3.2eV)是宽禁带半导体,只能利用太阳光中的一小部分紫外光,也就是说对光的利用率非常的低。另一方面,TiO2受到光激发产生的电子-空穴对容易发生复合,而电子空穴正是光催化过程中的活性中心,这两方面的劣势都降低了TiO2作为光催化剂的催化效率。因此,现阶段要想有效的解决环境危机,要想有效的利用太阳能这种绿色能源就必须从两个方面进行探究：第一点,改善光催化剂的光响应区域,使其能够更大限度的利用太阳光,第二点,寻找新型的光催化剂替代现有的有缺陷的光催化剂。本文采用改良的Hummer氧化法制备了氧化石墨(GO),配制水与乙醇的混合溶液通过超声对其进行还原。同时,通过水热法制备TiO2纳米线(Nanowire, NW)和纺锤状纳米TiO2 (Nanospindle, NS),将商业TiO2 (P25), NW以及NS与石墨烯(graphene, GR)进行复合,分别得到P25-GR, NW-GR, NS-GR三种二元复合物。将制备的TiO2-GR二元纳米复合材料应用于降解有机染料研究,评价其降解性能,研究催化活性影响因素,并对引入石墨烯以及TiO2形态的不同对光催化活性所产生的影响进行了分析。采用X-射线粉末衍射(XRD)、傅里叶红外吸收光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、光致发光光谱(PL)、比表面积测试仪(BET)、X射线光电子能谱分析(XPS)、拉曼散射光谱(Raman)、紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)等测试方法对制备得到的催化剂进行了一系列的表征,分别探究了它的整体形貌特征、表面晶体结构以及所反映的光谱性能。测试结果表明,NW为大小均一的线状结构,纳米线线径约10-20nm,线长微米级,并且通过TEM可以看出纳米线是实心的并非空心排除是纳米管。NS为两头小中间大的纺锤状纳米颗粒,粒径大小均匀,平均粒径约40nm,长度在100nm-200nm之间。TiO2-GR二元复合物中,GO很好的被剥离成为褶皱的纱状GR,同时P25,NW,NS在GR中分散性良好。同时以氙灯为光源,对以上几种纳米材料分别进行了降解有机染料的实验,通过实验得出GR的负载可以增加复合物对染料的吸附同时还能有效抑制Ti02纳米材料光生电子-空穴对的复合,光催化效果得到了很好的提升。同时不同形状Ti02对复合物的光催化效果也有很大的影响。NW-GR催化效果明显优于P25-GR,这得益于NW相比于P25不容易发生团聚,增加了与GR的接触面积,大大增强了光生电子的转移速率。NS-GR催化效果也优于P25-GR,这是由于NS表面暴露高活性的(001)晶面,增加了光催化的效率。本论文的重点内容主要集中在制备不同形态以及晶面的TiO2,然后分别与石墨烯进行复合从而增强和改善其光催化性能。探讨了石墨烯提高Ti02催化性能的原因,研究了形态以及晶面改变对复合物光催化性能所产生的影响,为提高光催化剂的催化活性的研究提供了一个新思路。