近年来,光催化技术发展迅速,光催化剂利用太阳能可以将有机或无机污染物降解为无害物,而且反应条件温和、设备简单。TiO₂是一种常用的光催化剂,具有催化活性高、化学和光稳定性好、安全无毒和廉价易得等优点,因而广泛用于有机污染物降解、消毒灭菌和自清洁等领域。但是,作为一种n型半导体,TiO₂能带隙较宽,使其只能被太阳光中少部分的紫外光所激发,因而大大限制了TiO₂光催化技术的实际应用。为了将TiO₂光响应范围扩展至可见光区,人们对其进行了各种改性和修饰,如贵金属沉积、半导体复合、离子掺杂、光敏化以及表面还原处理等,开发具有可见光响应的光催化剂,这在理论上和实际应用上都具有非常重要的实际意义。本论文主要研究具有可见光催化活性的二氧化钛系列复合光催化剂,以探索具有可见光响应的光催化剂为研究目标,利用水热合成法合成了具有锐钛矿相的二氧化钛纳米管,同时还结合溶胶凝胶法以及共沉淀法制备了基于TiO₂的多种复合光催化剂,并研究它们在可见光下的光催化活性及稳定性,提高TiO₂在可见光区域降解染料的光催化性能,具体内容如下：一、首先利用水热合成法和双氧水处理制得锐钛矿相TiO₂纳米管,然后通过沉淀和光化学反应将Ag@AgCl纳米粒子负载于其上,从而制得TiO₂纳米管负载的表面等离子体光催化剂。结果表明,经Ag@AgCl纳米粒子修饰后,锐钛矿相TiO₂纳米管因表面等离子共振效应而对可见光具有明显的响应,光生电子-空穴对更容易分离,因而TiO₂纳米管的可见光催化活性增加。该催化剂对亚甲基蓝分子具有很强的吸附能力,在可见光照射1h后就可完全降解脱色。另外,该光催化剂重复使用5次后,亚甲基蓝脱色率仍保持90%以上。二、利用溶胶凝胶法得到TiO₂溶胶,利用Hummers法制得氧化石墨烯（GO）,然后通过水热合成法将GO与TiO₂反应,得到TiO₂/G。再用AgNO₃溶液将Ag+负载到TiO₂/G复合物中,用NaBH4将Ag+还原成Ag,最终得到Ag/TiO₂/G复合材料。结果表明,经过利用石墨烯（G）所具有的大的表面积,较强的电子传输能力及Ag粒子的表面等离子共振效应（SPR）,复合光催化剂对可见光有明显的响应,光生电子-空穴对更容易分离,因而光催化剂的可见光催化活性提高。该催化剂对亚甲基蓝染料有很强的吸附脱色能力,光催化稳定性也很强。三、采用水热合成法和双氧水处理制得锐钛矿相TiO₂纳米管,通过巯基乙酸将半导体PbS量子点组装在TiO₂纳米管上,得到相应半导体量子点敏化TiO₂纳米管的光催化剂。并探究巯基乙酸浓度和搅拌时间对光催化效率的影响。实验结果表明,当巯基乙酸的浓度为0.6mol/L,搅拌时间为5分钟时得到的光催化剂活性最好,在可见光条件下催化降解亚甲基蓝的效果更佳。本论文中制备的新型具有可见光响应的二氧化钛系列复合光催化材料,具有较强的光催化活性,稳定性较好,可以重复使用。这些新型的光催化剂相比于其他同类的催化剂,扩大了TiO₂的光吸收范围,提高了对太阳光能的利用。这些新型复合催化剂在光电催化及工业污染治理等领域都有很好的应用前景。