随着全球工业化进程速度的加快，环境问题日益凸显出来，尤其是水污染问题尤为严重，二氧化钛是一种性能优异的半导体光催化剂，但是目前所制备二氧化钛纳米颗粒比表面积小，在可见光区，光响应较弱。严重限制了其在实际生产生活中的应用。因此，如何增大其比表面积，阻止粒子之间的团聚，大幅度降低电子-空穴对的复合率，使二氧化钛的吸收光区向较大波长方向移动，这些都成为了二氧化钛在光催化领域实际生产应用中的所要克服的壁垒。由于新兴材料石墨烯具有独特的电学和光学性质，比表面积大等优点，为解决上述问题提供了可能。本文首先以二氧化钛纳米颗粒(P25)为前驱体，采用水热法，在浓碱的条件下制备钛酸盐纳米管，并采用不同的温度对其煅烧处理最终获得一系列的二氧化钛纳米管。在此基础上，引入石墨烯，采用水热法制备石墨烯-二氧化钛纳米管复合催化剂，并添加十二烷基苯磺酸钠作为表面活性剂，用以增加反应物之间的相容性。制备复合催化剂的前驱体一共采取了三种组合方式，1)二氧化钛纳米颗粒和氧化石墨；2)二氧化钛纳米管和氧化石墨；3)二氧化钛纳米颗粒与石墨烯；在三种组合方式中，都加入氢氧化钠使其反应处在浓碱溶液条件下，其中氢氧化钠起的主要作用是使二氧化钛颗粒改变本身形貌转变为二氧化钛纳米管，也能同时还原氧化石墨使之转变为石墨烯。采用最佳前驱体组合方式制备不同比例复合催化剂。对其在不同温度条件下煅烧所制备的二氧化钛纳米管、三种不同前驱体组合方式以及采用最佳复合方式制备不同比例的复合催化剂，我们采用傅里叶变换红外光谱、X-射线衍射、氮气吸附脱附、扫描电子显微镜、透射电镜、紫外-可见漫反射光谱等测试手段对样品进行表征，以便用来分析样品的晶相，尺寸大小、反应前后的形貌变化、能带间隙变化、比表面积变化、平均孔径变化。本文采用亚甲基蓝溶液作为光催化活性评价物，并在紫外光下光照120分钟，比较不同温度条件下煅烧的二氧化钛纳米管的紫外光催化活性。N-450降解率可达65.4%。可见光下光照4小时，第一种前驱体组合方式为10%的催化剂降解效率最高为60.6%。