二十世纪以来,为了追求社会工业化的进程,人们将环境污染作为代价。随着人们环保意识和可持续发展意识的提高,为了应对当前产生的能源危机以及环境污染的问题,人们的目光逐渐转入开发无污染、能耗低的污染物处理方法,其中光催化技术由于其处理彻底、利用绿色能源、生物化学稳定、对多种污染物均有效果以及寿命长等优点得到了众多研究学者的青睐。在光催化的领域里,二氧化钛是一种典型半导体光催化材料,具有价格低廉、无毒性、无次生污染、生物化学稳定等诸多优点,因此汇聚了全球研究学者的目光。但是二氧化钛用做光催化剂有两个致命的缺点限制其应用,一是禁带宽度比较宽,只能吸收紫外光,太阳能中大部分的能量都不能被二氧化钛吸收利用;二是光生电子空穴对易复合。为了解决上述问题,提高二氧化钛的光催化性能,本研究分别采用燃烧-煅烧法、水热法制备系列碳/二氧化钛光催化材料,提高二氧化钛的光催化能力,实现可见光响应。主要研究内容如下:(1)采用燃烧法,以钛酸四异丙酯和尿素、乙酸锆为原料,无水乙醇作为溶剂,乙酸为水解抑制剂,制备得氮锆共掺杂二氧化钛。随后以葡萄糖作为氮源,通过微波和煅烧制得不同碳掺杂量和不同煅烧温度的C,N,Zr/Ti02,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、氮吸附比表面积分析仪(BET)、ZETA电位和紫外可见漫反射光谱(UV-visDRS)等现代研究技术对二氧化钛复合材料样品进行了表征测试;研究制备的样品对阳离子型染料亚甲基蓝(MB)和龙胆紫(BV)以及阴离子型染料达旦黄(DDH)和刚果红(GGH)的单组份选择性吸附,材料投加量为0.2 g/L,染料浓度为10mg/L,结果表明碳掺杂量为5%,煆烧温度为750℃的样品不仅对阴阳离子染料具有选择性吸附,并且对阳离子染料具有最大的吸附容量;在200 W氙灯的辐射下,一环丙沙星为目标降解物,探讨不同碳掺杂量以及不同温度煅烧下的C,N,Zr/Ti02可见光活性,研究了碳的掺杂量和退火温度对二氧化钛的形貌和光催化活性的影响。结果表明碳掺杂量为5%,煅烧温度为750℃的二氧化钛样品具有最高的可见光活性,在材料投加量为0.2 g/L,环丙沙星浓度为10 mg/L,降解时间为2.5 h,对环丙沙星的降解率达到了 87.5%,是商用P25的21.6倍,是氮锆掺杂二氧化钛的1.3倍。(2)采用水热法,以四氟化钛和盐酸为原料、无水乙醇和去离子水为溶剂,石墨烯作为碳源,制备出了 {001}面三维二氧化钛纳米花球,用XRD、SEM、TEM和拉曼光谱等技术对所制得复合单晶面二氧化钛样品进行了表征。研究了石墨烯和无水乙醇的加入量对二氧化钛的形貌和光催化活性的影响;在多项光催化反应仪内,分别使用白光(波长>390nm)和可见光(420nm)作为光源,以龙胆紫为目标降解物,研究了所制得样品的光催化性能。当以无水乙醇为溶剂,石墨烯添加量为15%时,制备的复合二氧化钛有最高的可见光活性,是制备的纯{001}面二氧化钛的2.5倍。