碳纳米材料具有大比表面积、良好的热稳定性和化学稳定性等优点，在环境污染治理方面具有广阔的应用前景。本文通过宏观静态吸附的方法，研究多壁碳纳米管(MWCNTs)对二价重金属离子Ni2+、Cu2+以及可电离芳香族化合物(苯酚、1-萘酚和1-萘胺)吸附性能的影响。采用溶胶-凝胶法以钛酸四丁酯和石墨烯(碳纳米管)为起始材料合成了TiO2/石墨烯和TiO2/碳纳米管的复合材料，结合对TiO2/碳纳米复合材料微观表征(XRD、SEM、TEM、XPS、UV-Vis、PL和EPR等)分析，研究复合材料在紫外光和可见光下对亚甲基蓝光降解的影响。主要成果和创新性如下：　　 (1)研究了pH值、离子强度、温度和接触时间等因素对多壁碳纳米管吸附二价重金属离子Ni2+、Cu2+和可电离芳香族化合物苯酚、1-萘酚和1-萘胺的影响。结果表明苯酚、1-萘酚和1-萘胺在多壁碳纳米管上的吸附速率，用准二级吸附动力学方程拟合效果较好，二价重金属离子Cu2+，1-萘胺和1-萘酚在多壁碳纳米管上的吸附都是随着温度的升高而增大，通过对热力学参数(AH0，AS0和AG0)进行计算，表明Cu2+、1-萘胺和1-萘酚在多壁碳纳米管上的吸附是热力学吸热自发过程。　　 (2)腐殖酸类物质(Humic Substances，HSs，包括humic acid，HA和fulvic acid，FA)和聚丙烯酸(Polyacrylic acid，PAA)是环境中的大分子天然有机物，对环境中金属离子的化学行为会产生重要的影响。本论文研究了FA/HA和PAA对重金属离子Cu2+和Ni2+在多壁碳纳米管上吸附的影响。研究表明，在低pH值下，FA/HA和PAA能够促进Cu2+和Ni2+在MWCNTs上的吸附，而在高pH值下，FA/HA和PAA能够抑制Cu2+和Ni2+在MWCNTs上的吸附。　　 (3)TiO2/碳纳米复合材料XRD表征说明，材料结晶很好，二氧化钛颗粒以锐钛矿形式存在，SEM和TEM表征说明，碳纳米材料被二氧化钛颗粒均匀覆盖着，所得复合材料的粒子直径(10nm-40nm)比纯二氧化钛(100nm)小，二氧化钛颗粒没有发生团聚现象，UV-Vis表征说明，复合材料在420800 nm的可见光区可以吸收更多的光，PL表征说明，荧光发射信号强度减弱，表明载流子复合效率降低。　　 (4)TiO2/碳纳米复合材料在紫外光和可见光下对亚甲基蓝降解实验结果表明，在紫外光下照射100分钟，复合材料对亚甲基蓝降解率达到76-88％，而纯二氧化钛在同样时间内降解率只有30-40%。在可见光下照射100分钟，复合材料对亚甲基蓝降解率达到52%，而纯二氧化钛在同样时间内降解率只有13%。EPR表征说明，在紫外光或者可见光照射下，二氧化钛/碳纳米复合材料产生的-OH的量最多。本论文研究结果表明，利用碳纳米材料(碳纳米管和石墨烯)对污染物的吸附作用以及对光生电子的转移，明显提高TiO2/碳纳米复合材料在可见光下对污染物降解率。