近年来,随着环境污染和能源匮乏等问题的出现,半导体材料在光催化降解污染物、光催化制氢等方面表现出的巨大应用潜力受到了越来越多的关注。TiO₂具有无毒、成本低、催化活性高等优点,是最受欢迎的半导体材料之一。但由于太阳光利用率低和电子—空穴对复合率高这两方面的缺陷限制了TiO₂在光催化领域的发展。碳材料可以将TiO₂的响应光谱拓展至可见光,并降低其电子空穴对的复合效率,因此碳与TiO₂的复合材料一直是光催化研究的热点之一。同时,暴露晶面对催化活性也有很大的影响,研究不同暴露晶面的TiO₂降解有机污染物的过程,对于了解纳米材料的光催化原理,提高其催化活性具有重要意义。然而,就锐钛矿型TiO₂而言,{101}与{001}两个暴露晶面催化活性的高低一直没有统一的结论。基于此,本文主要做了以下两个方面的研究:（1）采用水热法合成了具有良好发光性能的碳量子点（CQDs）、不同晶面暴露比例的TiO₂与CQDs的复合物（TiO₂（101）/CQDs、TiO₂（001）/CQDs）。荧光光谱表明CQDs的荧光峰位在短波长和长波长激发下表现出截然不同的响应特征,这可能是由于CQDs表面含氧基团的发射中心不同。荧光寿命结果表明CQDs与TiO₂之间存在着明显的电子转移,且方向是从CQDs到TiO₂的导带,说明CQDs能够有效地敏化TiO₂。通过对比实验结果发现,相比于TiO₂（001）,CQDs对TiO₂（101）的敏化效率更高,因此TiO₂（101）/CQDs在可见光下具有更高的催化活性。这可能是由于TiO₂/CQDs制备过程中F离子的引入,减弱了CQDs与TiO₂（001）的敏化效果,从而降低了其催化活性。（2）采用水热法合成了不同晶面暴露比例的TiO₂与无定型碳的复合物（TiO₂（101）/C、TiO₂（001）/C）并对其形貌、结构及可见光催化性能进行了表征。结果表明虽然TiO₂（001）/C和TiO₂（101）/C完全降解Rh B所用的时间差别不大,但在TiO₂（001）/C/Rh B体系中,中间产物Rh-110的生成速率更快,说明{001}面更有利于反应初期Rh B的脱乙基反应。基于这些结果,本文提出了一种可能的解释,即TiO₂与其表面的碳质物质的协同效应可以在可见光下降解Rh B,并且不同晶面的表面性质与能带结构的差异导致Rh B的降解过程表现出和晶面相关的特征。我们的发现为揭示TiO₂纳米颗粒光催化活性与暴露晶面之间的关系提供了证据。本文针对TiO₂在可见光下对太阳光利用率低的缺点,合成了TiO₂/CQDs和TiO₂/C两类催化剂,对复合物的光学性质进行了分析,并以Rh B为降解对象研究了两种复合材料在可见光下的催化性能。结果发现,两类碳材料的加入均能有效地提高TiO₂在可见光下的催化活性,并且CQDs与TiO₂之间的电子转移过程以及Rh B的降解过程对TiO₂的暴露晶面具有一定的依赖关系。本文的研究结果对提高TiO₂在可见光下的催化活性,深入理解TiO₂的催化活性对晶面的依赖关系以及其他新型半导体催化材料的探索具有一定的意义。