TiO₂由于光催化活性高、化学性质稳定且无毒环保等优点成为光催化领域最常用的催化剂,但因为其禁带较宽、光生电子和空穴易复合而导致光催化性能受到限制。近年来出现的新型材料——碳量子点和光子晶体,为增强TiO₂光催化性能提供了新的途径,但目前大部分研究局限于单独使用碳量子点或光子晶体来提高TiO₂的光催化活性,提升效果十分有限。因此本论文提出碳量子点和光子晶体协同提高TiO₂光催化性能的研究,论文研究内容如下:首先通过水热法合成了粒径均匀的掺杂氮（N）的碳量子点（NCQDs）,并考察了NCQDs在不同光源激发下的荧光性能。发现以氙灯为光源时测得的NCQDs的“上转换发光性能”其实是入射光的1/2倍频光引起的普通荧光。而NCQDs在高频激光光源的激发下,才存在真正的上转换发光。因此,NCQDs并不能作为光束转换器来促进TiO₂对可见光的吸收。但由于NCQDs有良好的可见光吸收性能,因此可以作为光敏剂来拓宽TiO₂的吸收边。其次,通过旋涂法制备了纳米晶TiO₂多孔膜（nc-TiO₂）,用NCQDs敏化nc-TiO₂,获得了NCQDs/nc-TiO₂复合膜。研究了敏化时间对NCQDs/nc-TiO₂复合膜光催化性能的影响。确定了最佳敏化时间为1.5 h,此时,相比于nc-TiO₂膜,NCQDs/nc-TiO₂复合膜在可见光和全光下的光催化性能分别提高了1.20倍和1.28倍。我们认为NCQDs促进TiO₂光催化性能的原因在于:一方面NCQDs能吸收利用可见光,另一方面,NCQDs能促进TiO₂的光生电子和空穴的分离。最后通过荧光谱图分析,提出了NCQDs/nc-TiO₂复合膜在全光下的光催化反应机理。最后,通过垂直沉积法制备了不同光子带隙的SiO₂ Opal光子晶体,并将其与NCQDs/nc-TiO₂复合,获得了NCQDs/nc-TiO₂/SiO₂ Opal复合膜,研究了光子晶体带隙位置对复合膜光催化性能的影响。发现当光子带隙位置与NCQDs/nc-TiO₂复合膜在可见光区的吸收区域相重合时,即位于455 nm时,光催化性能增强因子最大。原因在于光子晶体的带隙反射作用和带隙边缘的慢光效应增强了NCQDs/nc-TiO₂的光吸收。与nc-TiO₂膜相比,NCQDs/nc-TiO₂/SiO₂ Opal-455 nm复合膜在可见光和全光下的光催化性分别提高了3.15倍和2.90倍,这是NCQDs和光子晶体协同作用的结果。