近年来,水体有机污染物的治理成为了环保领域关注的热点课题之一。光催化技术被广泛应用于水体有机污染物（如:染料、农药、抗生素等）的去除、大气污染物的转化和降解、二氧化碳还原及催化制氢等方向。一种高效的光催化剂需要同时具备宽的可见光吸收边缘、高的载流子分离率、强的氧化还原能力和好的循环稳定性等特点,单一的TiO2或g-C3N4半导体光催化剂很难同时具备这些特点。因此,TiO2基和g-C3N4基复合光催化剂的设计研究备受关注。（1）通过溶胶-水热法制备了四种稀土离子(RE3+=Ce3+、Sm3+、Pr3+、La3+)掺杂改性的二氧化钛（TiO2）催化剂,通过X射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（FESEM）、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、比表面积测试（BET）和紫外可见漫反射光谱（UV-vis DRS）等手段对其进行了表征。结果显示,掺杂的RE3+部分以取代Ti4+的方式进入到TiO2的晶格中,在紫外光照射下,Sm3+掺杂TiO2降解甲基橙（MO）的降解效率在60 min内达到100%,混合农药在180 min内达到90%以上的降解率,Sm-TiO2的催化性能最佳,Pr-TiO2次之。催化剂活性的增强可归于少量RE3+掺杂引入的杂质能级和大量表面氧空位（OVs）的协同作用。最后,通过实验结果与密度泛函理论（DFT）计算结合提出了RE3+掺杂TiO2光催化剂催化降解有机污染物的可能机理。（2）构建具有良好电荷转移途径的纳米复合结构是获得高效光催化剂的有效途径。因此,我们通过Sm3+掺杂TiO2与二维g-C3N4纳米薄片（CNS）复合,制备了一种直接Z-型异质结CNS/Sm-TiO2光催化剂。结果显示,本体g-C3N4热氧化刻蚀后得到的CNS纳米薄片,其比表面积明显增大。α%CNS/Sm-TiO2复合材料的光催化活性明显高于单一半导体,且当CNS含量为40%时,可见光驱动降解罗丹明B（Rh B）的效率在300 min内达到96.53%。40%CNS/Sm-TiO2降解盐酸四环素（TC-HCl）的反应速率(0.18215 h-1)比Bulk g-C3N4的反应速率(0.05085 h-1)高3.6倍。CNS/Sm-TiO2复合催化剂具有显著的去除有机染料、抗生素和农药等多用途光催化活性。α%CNS/Sm-TiO2光催化活性的增强可归因于Z-型异质结的形成和Sm3+掺杂加速的光生载流子分离。最后,基于荧光羟基自由基捕获实验的结果,我们提出了直接Z-型CNS/Sm-TiO2异质结光催化剂降解有机污染物的可能机理。（3）采用一步溶剂热法合成具有较好均一性和分散性的CdS/Sm-TiO2/CNS三元纳米复合物。在模拟自然光照射下,通过降解有机污染物Rh B和TC-HCl评价了其光催化活性。结果表明,CdS/Sm-TiO2/CNS三元复合物的降解TC-HCl的反应速率(0.2107 min-1)比纯CNS的反应速率(0.01020 min-1)高20倍。这种性能增强的可归因于三组分之间强的界面间相互作用和窄带隙硫化镉（CdS）复合后增强的可见光吸收能力。另外,CdS、Sm-TiO2和CNS匹配的能级有利于三元体系电子-空穴双向转移的有效电荷分离。