二氧化钛基可见光催化剂具有较好的化学稳定性,良好的光利用率,以及丰富的形貌、结构、种类和组成等,在光解水产氢、光催化CO₂资源化等能源领域和光降解、水处理等环境领域都得到了广泛的实际应用,同时也普遍存在于我们日常生活中的方方面面。大量的研究表明,在诸多方法中,设计构筑二氧化钛复合材料是一种制备高效可见光催化剂最为简单而实用的方法,不同的金属纳米粒子和半导体材料都可以有效改善二氧化钛材料的光催化性能。本文从二氧化钛复合材料的结构出发,探索制备二氧化钛基可见光催化剂的新方法,尝试制备新型的二氧化钛基可见光催化剂,并研究这些材料在光降解和光催化合成精细化工品等领域中的应用。论文第二章介绍了一种Au和Fe₃O₄纳米微粒共嵌的TiO₂复合纳米纤维。将静电纺丝法和浸渍法有效结合,可以有效的将Au和Fe₃O₄纳米微粒植入到TiO₂纳米纤维内部,所制备的材料具有均一的形貌和粒径,以及较强的磁性和非常好的可见光响应能力。相比于简单的将重金属纳米微粒负载在TiO₂纳米纤维表面,将重金属纳米微粒嵌入纤维可以更有效率地改善材料对光的吸收效率并减缓载流子的复合速率,从而当在可见光下降解有机染料时,材料表现出优良的催化效率和稳定性。另外,将Fe₃O₄纳米微粒嵌入到TiO₂纳米纤维内部可以赋予材料较强的磁性,能够解决材料的分离和重复利用等问题。论文第三章结合静电纺丝技术与高温煅烧法,可以直接制备出具有ZnO/TiO₂异质结构的复合纳米纤维。该材料具有均一的形貌和尺寸分布,制作成本低廉,同时,ZnO纳米粒子高度分散于TiO₂纳米纤维内部,创造了大量的ZnO/TiO₂界面,非常有利于电荷的快速分离和电子的高效传递等,使得光生电子/空穴的寿命和利用率得到大幅提升。在光降解罗丹明B水溶液时,ZnO/TiO₂复合纳米纤维的降解率和降解速率要明显高于相应的TiO₂样品,并且其降解速率随着样品中ZnO含量的增加而降低。论文第四章结合静电纺丝技术和水热法,制备出一种Ag Br表面修饰的磁性二氧化钛复合纳米纤维。Ag Br作为一种典型的半导体材料,不仅可以明显加强材料的光响应能力,而且可以高效捕获电子,改善光生电子/空穴的利用率,从而加强复合纳米纤维的光降解效率。同时,由于Fe₃O₄纳米粒子的存在,材料具有较强的磁性,在外在磁场作用下能够实现快速分离和重复利用。论文第五章利用硬模板法和晶种生长法,制备出一种可见光催化剂Au@Pd@TiO₂,材料内部具有丰富均一的大孔结构,Au@Pd双金属纳米粒子高度稳定分散于这些大孔孔道中,并且具有较强的可见光的响应能力。正是因为双金属纳米粒子强烈的表面等离子体效应及其与载体间强烈的相互作用,和丰富均一的大孔结构,该光催化剂在可见光辐射下醇的需氧氧化反应中,表现出非常好的催化活性和稳定性。我们进一步发现,光源可以取代热源加速氧化反应的进行,从而提高反应的选择性。