工业化的逐步发展使得环境污染问题越发严重,在众多治理方法中,光催化技术因能有效降解污染物且无二次污染而受到广泛关注。光催化技术中主要起催化作用的是光催化剂,其中TiO₂由于光催化性能好、性质稳定,是目前研究最多的半导体光催化剂之一。但TiO₂作为光催化剂也存在以下两个缺陷:一是由于带隙较宽,在发生光催化反应时只能受到紫外光的激发,对可见光基本不响应;二是半导体受激发后,产生的电子-空穴对易在转移过程中重新结合,故其在现实生活中的应用仍受到极大限制。因此,寻找其他具有优异性能的新型光催化剂,或是改善TiO₂半导体存在的缺陷是必要的。CeO₂优异的储放氧能力以及较低的禁带宽度,使其对可见光具有一定的响应能力,作为光催化剂时其实际应用范围更广。将CeO₂与TiO₂复合后形成异质结界面,复合材料的带隙宽度有所下降,对可见光的响应能力较单一的半导体而言明显提升。研究发现,中空-核壳结构纳米材料具有比表面积大的优点,并且可以通过核心与外壳之间的相互反射作用,更好地利用入射光。此外,将半导体光催化材料与石墨烯结合在一起,可以利用石墨烯良好的导电性能,迅速转移半导体导带上的光生电子,阻止其与光生空穴再次复合。为了探究将半导体CeO₂与TiO₂复合,形成CeO₂@TiO₂（@为包覆）之后,材料的光催化降解性能,以及用石墨烯（RGO）改性后的CeO₂@TiO₂/RGO（/为复合）复合材料的光催化效率。本文合成了TiO₂空心球、CeO₂空心球、中空-核壳结构CeO₂@TiO₂微球以及具有不同石墨烯添加量的中空-核壳结构CeO₂@TiO₂/RGO微球。分别采用XRD、SEM、FT-IR、XPS等先进的检测技术,对所制备材料的物相组成及形貌结构等特征进行测试。并探讨了它们的合成机理、对罗丹明B溶液的降解能力以及光催化机理等。本文的具体研究内容及结论如下:（1）首先制得碳微球模板、氧化石墨烯（GO）以备用。利用碳微球模板与沉淀-水热法相结合,制备了TiO₂空心球、CeO₂空心球以及具有中空-核壳结构的CeO₂@TiO₂微球。然后将CeO₂@TiO₂微球表面氨基化,通过酰胺基将CeO₂@TiO₂与不同质量比的氧化石墨烯结合,得到CeO₂@TiO₂/GO,之后将复合物中的氧化石墨烯水热还原成石墨烯,最终得到具有不同石墨烯添加量的中空-核壳结构CeO₂@TiO₂/RGO纳米微球。（2）通过材料的扫描电镜图可知,成功制得具有球体结构的碳微球模板,但模板的粒径大小不均匀,存在一定的团聚现象;合成了具有空心结构的TiO₂微球、CeO₂微球以及具有中空-核壳结构的CeO₂@TiO₂纳米微球;成功将薄纱状石墨烯复合在中空-核壳结构CeO₂@TiO₂微球表面。（3）由材料的XPS图谱可得,石墨烯与最外层壳体二氧化钛之间形成Ti-O-C键,说明成功将石墨烯与中空-核壳结构CeO₂@TiO₂复合在一起;通过材料的C 1s图谱能进一步说明,复合物CeO₂@TiO₂/RGO中的氧化石墨烯被成功还原。（4）通过分析材料的荧光光谱发现,CeO₂和TiO₂复合后CeO₂@TiO₂的荧光强度有所下降,说明将半导体复合形成异质结,能降低材料的光生电子-空穴对的再结合率;添加石墨烯后,CeO₂@TiO₂/RGO的荧光强度较CeO₂@TiO₂有所降低,说明最外层包覆的石墨烯可以促进光生电子-空穴对的分离。（5）分别在紫外光（不同光照强度）和模拟太阳光的照射条件下,采用紫外-可见分光光度计,对所制备的光催化材料光降解罗丹明B溶液的降解效率进行测试。结果表明,无论是在紫外光还是模拟太阳光的条件下,CeO₂@TiO₂光催化效率较单一壳层的CeO₂与TiO₂有明显提高;添加石墨烯后,复合物CeO₂@TiO₂/RGO相比于CeO₂@TiO₂而言,对罗丹明B的降解效率提高了10%左右,且石墨烯的最佳添加量为3 wt%。