随着世界的发展,环境和能源问题成为当今世界急需解决的的两大关键性问题。而太阳能作为一种非耗尽型的清洁能源,一直被人们认为是世界上最具前景的可再生能源。利用半导体光电和光催化技术实现太阳光驱动污染物高效降解和光催化裂解水制氢是解决能源危机和环境污染问题的重要途径。半导体TiO₂纳米材料因为其氧化能力强、价格低廉、化学性能稳定、耐光腐蚀、光催化反应驱动力大、光催化活性高以及无二次污染等特性在光电和光催化领域备受人们的关注。但TiO₂的禁带宽度较宽（3.0-3.2eV）,仅能受到太阳光中的小部分紫外光的激发,对太阳光的利用率较低,且TiO₂光生电子-空穴对复合几率较高,这些因素大大制约了TiO₂在光电和光催化方面的实际应用,因而对TiO₂进行修饰改性以提高其光电和光催化性能是当前研究的热点课题。在本论文中,我们为了提高TiO₂的光催化性能,做了许多工作。主要研究内容如下:（1）以钛酸异丙酯为钛源,乙酸钙作为钙源,采用静电纺丝法和溶胶凝胶法制备了不同Ca2+掺杂浓度的二氧化钛纳米纤维,利用XRD和SEM等手段对样品的结构和形貌进行了分析和表征,考察了TiO₂纳米纤维催化剂的光催化活性。研究结果表明:Ca2+掺杂可有效提高TiO₂纳米纤维对水溶性罗丹明B的光催化活性。（2）以钛酸丁酯、乙酸钙、聚乙烯吡咯烷酮、液体石蜡为原料,利用聚乙烯吡咯烷酮与液体石蜡不相溶的特性,采用单针头静电纺丝法制备了不同Ca2+掺杂浓度的二氧化钛纳米管,利用XRD和SEM对二氧化钛纳米管的结构形貌进行了分析和表征,考察了TiO₂纳米管催化剂的光催化活性。研究表明:存在一个最佳掺杂浓度5%使得TiO₂纳米管具有最好的光催化活性,在30min内TiO₂纳米管对水溶性罗丹明B的降解率高达92%。（3）以TiO₂纳米颗粒、乙酸钙为原料采用水热法制备了Ca2+掺杂的二氧化钛纳米线,同时以石墨为原料采用算好Hummer法制备了氧化石墨烯。在上述实验基础上,利用水热法成功制备了不同Ca2+掺杂浓度的TiO₂/石墨烯纳米复合材料,并考察了其光催化性能。研究表明:Ca2+掺杂可有效提高TiO₂/石墨烯纳米复合材料对水溶性甲基橙的光催化活性。