TiO₂作为光催化材料,因其稳定的化学性质、较为廉价的成本、无毒无害且催化性能较为良好的特点,在环境污染治理方面获得科研工作者的持续关注。但是其较大的禁带宽度、较低的可见光利用率以及较高的电子-空穴复合率,极大限制了TiO₂光催化剂的应用。大量研究结果表明,提高TiO₂光催化性能的主要途径为:掺杂改性、贵金属沉积、半导体复合、合成具有高各向异性或者具有高比表面积的TiO₂材料。本次研究从关注较少的不同比例混晶相的碳掺杂TiO₂纳米颗粒、不同粒径尺寸的TiO₂空心球壳以及含碳芯的C@TiO₂核壳结构的合成这几个方面进行展开,采用XRD,SEM,TEM,FTIR,XPS,PL及UV-vis吸收光谱等测试手段对产物样品的结构和形貌进行了表征,并以罗丹明B溶液为目标降解物对样品的光催化及吸附性能进行了研究。论文的研究结果主要包括:（1）分别采用间苯二酚、间苯三酚、乙二醇以及丙三醇取代报道中常用的葡萄糖作为碳源,水热法制备出碳掺杂TiO₂纳米颗粒。实验结果表明:所有碳掺杂TiO₂产物样品均为锐钛矿相与板钛矿相的混晶相,与单相相比,混晶相具有较宽的光响应范围及较高的光催化活性,这归结于其较低的禁带宽度,以及较低的光生电子-空穴的复合率;碳源的自身特性能够显著地影响产物样品中混晶相的比例,碳源不含苯环且羟基含量越多,其混晶相产物样品中板钛矿相含量越高,晶粒生长更加均匀,并且其光催化性能更好;碳源自身的羟基含量越高,所得产物样品表面羟基越多,利于光催化过程中羟基自由基的形成与增加,从而提升光催化性能。（2）以葡萄糖溶液为原料水热合成了碳微纳球,发现产物样品的粒径随溶液浓度和反应时间的增加而变大。创新地加入PEG-200为分散剂,通过控制其用量解决了小尺寸碳球合成中的分散性问题,制备出单分散的产物样品,其粒径分布在80 nm-1.3 um范围,且所得碳球样品表面含有大量羟基、羧基等官能团,这有利于其作为模板进一步的应用。（3）以所制备的不同粒径的单分散碳球为硬模板,合成了不同粒径尺寸的TiO₂空心球壳及含碳芯的C@TiO₂核壳结构。实验结果表明:TiO₂空心球相比TiO₂纳米颗粒拥有更好的光催化性能,较小粒径的TiO₂空心球光催化性能更佳,这源于其较大的比表面积;含有碳芯的C@Ti O₂核壳结构对罗丹明B溶液有着极强的吸附性能,能在黑暗环境中迅速对罗丹明B溶液达到完全吸附,这与其被报道出吸附性能较为一般,只能光催化降解罗丹明B溶液的结果有着极大区别,这可能源于样品较大的比表面积和碳芯与TiO₂外壳在吸附过程中的共同作用。