随着经济的快速发展,环境问题日益突出,世界各国人民对环境也越来越的重视。半导体光催化去除水中污染物应用受到越来越多的关注,其中TiO2由于具有化学性质稳定、不易发生化学或光化学腐蚀、成本低廉、易回收、耐酸碱性好、无毒、催化活性高、以及氧化性和还原性很强等优点,受到各国科学家的青睐。然而,TiO2禁带宽度比较大,约3.2eV,只有在能量较高的紫外光照下才具有光催化性能,太阳光中的可见光不能被利用；同时TiO2光催化产生的电子与空穴很容易复合,量子产率低。由于上述缺陷,严重阻碍了TiO2在光催化领域中的进一步应用,因此,通过改性来提高TiO2太阳光催化效率,仍是一项很有前景的课题。针对TiO2光催化前沿领域中没有解决的科学与技术问题,从急需提高太阳光作用下光催化性能的关键出发,我们采用两种方法来改性TiO2。第一种方法是：以高纯钛片为钛源,通过水热法制备出阵列的TiO2纳米阵列,然后通过贵重金属金Au进行修饰、再通过原位生长法在Au生长CdS,从而制备出三元TiO2/Au/CdS异质结阵列光催化剂。同时用XRD对其进行晶相和物相分析,用SEM进行表面形貌分析,用荧光光谱仪表征其发光性能,用UV-5300对其光催化性能进行测试。系统研究了不同制备条件对TiO2光催化剂的结构和光催化性能的影响。结果表明,三元TiO2/Au/CdS异质结阵列光催化剂具有很好的可见光光催化分解甲基橙效率。这主要是因为该体系利用CdS提高可见光响应特性,利用CdS、Au和TiO2三者之间的定向排列及协同作用形成具有电荷迁移定向迁移的三元TiO2、/Au/CdS异质结,光生电子,光生空穴分别位于CdS和TiO2上,能有效的抑制光还原负反应的进行,提高太阳能转化效率。并且改体系利用阵列结构解决了纳米光催化剂回收和再生使用难题。第二种方法是：以钛酸四丁酯为钛源,通过水热法制备出TiO2/还原石墨烯氧化(r-GO)二元异质结,从而制备出改性的TiO2/r-GO异质结光催化剂。,通过改变掺杂量和水热温度等来考察对其光催化活性的影响。用SEM进行表面形貌分析,用UV-5300对其光催化性能进行测试。研究表明,在紫外光照射下,甲基橙的分解速率和效率明显高于纯TiO2。这是因为光照下,在TiO2上产生的光生电子通过TiO2/r-GO界面,转移到r-GO上,从而降低光生电子空穴的复合几率,导致其具有较高的光催化活性。通过第二种方法改性的Ti02/r-GO,在紫外光下,分解甲基橙的速率和效率明显高于纯Ti02,这是因为石墨烯氧化物增大纯Ti02的比表面积,而且还可以起到传输电子-空穴的作用.研究从理论上初步揭示光催化剂光催化反应的机理。为有效地利用太阳光,实现具有重大经济价值与社会意义的光催化新技术提供理论基础。