为了更加高效的处理日益严峻的染料废水污染问题,本文制备了两种对可见光响应的TiO₂基光催化剂。首先,采用水热法制备了TiO₂-RGO光催化剂,通过TEM、XRD、BET、Raman、FTIR、XPS、UV-Vis DRS、PL等表征手段对其进行系统的分析,探究可见光下该复合材料对罗丹明B的光催化降解效果及机理。研究结果表明,RGO的引进使复合材料对可见光响应,降低了光生电子与空穴复合率,大大增加了材料的吸附能力和光催化能力。在可见光下,TiO₂-RGO复合材料在80 min内对罗丹明B的总去除率达到76.9%,光催化降解速率常数约是纯TiO₂的4倍。?O₂^-在TiO₂-RGO复合材料降解罗丹明B的过程中起主要作用,?OH和h⁺起次要作用。?O₂^-的产生与半导体的导带位置有关,导带位置越负,光生电子的还原能力越强,材料表面的溶解氧越容易被还原为?O₂^-。TiO₂-RGO复合材料的价带位置仅为-0.30 eV,通过引入导带位置更负的Bi₂S₃来进一步提高光催化剂对污染物的光催化降解效果。采用一步水热法制备Bi₂S₃-TiO₂-RGO复合材料,通过一系列表征手段对材料进行系统的分析,探究可见光下该复合材料对罗丹明B的光催化降解效果。研究结果表明,该复合材料中的Bi₂S₃、TiO₂和RGO之间通过化学键紧密连接。复合材料对整个可见光区响应,光生电子-空穴对的复合率很低。Bi₂S₃-TiO₂-RGO复合材料具有很强的光催化能力和优良的循环使用性能,在可见光下照射50 min后,罗丹明B的去除率能达到99.5%,光催化降解速率常数约是TiO₂-RGO复合材料的7倍,Bi₂S₃-TiO₂-RGO复合材料在5次循环再生后依然保持优越的光催化性能,可去除水中98.4%的罗丹明B。最后,本文通过自由基捕获实验和液质联用等手段探究了Bi₂S₃-TiO₂-RGO复合材料可见光下光催化降解罗丹明B的机理。结果表明,复合材料中的TiO₂、Bi₂S₃以及RGO发挥各自优势,通过协同作用高效降解罗丹明B。?O₂^-在降解罗丹明B的过程中依然起主要作用,?O₂^-和h⁺具有的脱乙基作用可以脱去罗丹明分子结构外围的乙基、羧基及乙胺基团。而?OH的羟基化作用可以破坏罗丹明B分子的共轭结构,形成小分子物质,最终矿化为CO₂和H₂O等。