随着印染行业的快速发展,会促进大量染料应用到该行业中,进而产生大量的会严重破坏生态系统的有色工业废水。关于染料废水的处理方法已经有很多,如电化学、光化学、吸附或者这些方法的组合等。在这些处理方法中,电化学方法因其去除效率较高,处理费用也较低而受到了广泛关注。在电化学降解污染物的过程中会产生次生反应,进而降低污染物的去除效率。另外,在大规模处理工艺中,能源节约问题也变的越来越重要。以太阳光为光源,光还原污染物被认为是一种相当绿色环保的技术。因此,本论文主要应用电化学、光化学以及光电化学技术来处理有机染料废水,这些方法高效、节能,同时也是一种绿色的废水处理技术。本文第一章主要综述了TiO2及其作为催化剂在环境处理中的潜在应用。另外也提到石墨烯作为一种具有吸引力的选择,可以在实验室和工业规模范围内提高光电催化效率。第二章主要介绍了本文所用的实验方法和步骤,包括实验药品,材料合成方法,实验设计方案和分析方法等。第三章在可见光条件下,采用常用的化学品,通过经典的溶胶-凝胶法合成了具有较高光催化效率的催化剂r-GO@Pd-TiO₂,在此过程中还需要不断向溶液中通氩气鼓泡。另外,为了提高该复合催化剂的光催化活性,本实验还对Pd的最佳掺杂量,r-GO的含量和最佳的煅烧温度进行了优化。结果表明,TiO蠡2中掺杂的Pd的质量分数为0.7%,每100g Pd-TiO₂掺杂的GO的量为1mg,煅烧温度为550℃时,该复合催化剂的光催化效率最高。本实验中运用XRD, SEM,和TEM等表征方法来对该催化剂的纳米结构进行表征。结果表明,催化剂的平均微晶尺寸为14nm,Pd颗粒均匀的分散于催化剂表面,包裹的r-GO膜也清晰可见。作为一种典型的有机染料,亚甲基蓝（MB）被用于检测该催化剂对废水的处理能力。另外,本实验还比较研究了不同的催化剂对MB的催化性能。r-GO@Pd-TiO2催化剂比Pd-TiO₂和商用P25具有更高的光催化活性。此外,染料可以被完全还原,说明r-GO对Pd-TiO₂的包裹明显提高了催化剂的光催化活性。在多次循环测试之后,该催化剂仍然具有较高的催化活性,表明r-GO@Pd-TiO2具有较高的稳定性。因此,r-GO@Pd-TiO2在废水处理领域具有较好的应用前景。然而,粉末催化剂面临着回收再利用的难题。因此,本文第四章利用溶胶-凝胶涂层方法,在载玻片上合成了一种r-GO/Pd-TiO₂/r-GO三明治型薄膜,研究了此薄膜催化剂光催化降解MB的能力。同时也通过多种方法对该薄膜进行了表征,结果表明,r-GO层包裹着Pd-TiO₂, Pd-TiO₂层的厚度为170nm,平均晶粒大小为15nm。石墨烯可以防止Pd-TiO₂薄膜在高温煅烧条件下断裂和在化学还原过程中被氧化,从而提高了该催化剂的稳定性。两层石墨烯夹着Pd-TiO₂结构的催化剂对MB具有很高的光催化降解的效率,循环催化10次之后仍然具有较好的催化活性和稳定性。在循环两圈之后,不含石墨烯的Pd-TiO₂的降解量小于0.60×10-5g（minxm2）^-1,而r-GO/Pd-TiO₂/r-GO具有较高的活性,降解量大于1.4x10^-5 g （minxm²）^-1。该方法合成的催化剂方法简单,环境友好,价格低廉,可以应用于废水处理。第五章主要是将Pd-TiO²和r-GO的复合材料修饰到电极上,该电极在电化学和光电化学还原MB过程中具有很好的去除效率。MB通过-OH的氧化而获得电子,进而被还原为LCM,导致其脱色。电催化还原MB的最佳条件为：温度为300C,电位为-0.8V到-1.0V,通空气的速率为300mL每分钟。在额外增加光源的条件下,MB的电催化还原效率得到提升,因此光电催化是还原有机染料的不错选择。