随着社会的高速发展及科技的不断进步,各种能源和环境问题也逐渐显现。为了合理解决这些问题,研究人员从半导体材料中探索出了用于光催化反应的多种光催化材料。在众多光催化材料中,二氧化钛（TiO2）基光催化材料因相对成本低、化学稳定性好、耐高温、耐腐蚀、无毒等优点成为最有前景的光催化材料之一。但TiO2存在禁带宽度较宽、电子-空穴对易复合、可见光响应弱等问题,其大规模应用受到了极大的限制。本论文以钛酸四丁酯为钛源、醋酸和正丙醇为稀释剂、去离子水为溶剂,通过溶胶凝胶法与溶剂热法结合制备了锐钛矿型TiO2,详细研究了反应温度和反应时间对TiO2光催化性能的影响。在此基础上,以十二烷基苯磺酸钠（SDBS）、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和六偏磷酸钠（SHMP）为表面活性剂对TiO2进行了改性,探讨了表面活性剂的种类和添加量对TiO2光催化性能的影响。最后,以葡萄糖为碳源、去离子水为溶剂,在不同水热温度下制备了不同粒径的C纳米球,并将C球与TiO2复合,制备了一系列TiO2基复合光催化材料,详细讨论了C纳米球的粒径和添加量对TiO2复合光催化材料性能的影响。研究结果表明,本研究制备的TiO2样品为纯锐钛矿相。随着反应温度升高、反应时间延长,锐钛矿相的结晶度有所提升,但结晶性最好的样品并不具备最强的光催化活性。良好的光催化效率需要光催化材料具有合适的晶粒尺寸和结晶度,过度结晶或晶粒过大会降低TiO2的光催化活性。光催化活性测试结果表明,在反应温度150℃、反应时间9 h条件下制备的TiO2光催化活性最强,其在可见光下对罗丹明B（RhB）的降解效率为商用TiO2—P25的6.7倍。TiO2表面活性剂改性的研究结果表明,SDBS的引入能够急剧提升TiO2的光催化活性。随着SDBS添加量的增加,改性TiO2的比表面积和孔容增大,最大值分别为174.38 m~2g-1和0.3 cm~3g-1。随着SDBS添加量的增加,改性TiO2的物理吸附量增大,表面空位、缺陷及羟基含量也增大,这些因素共同提升了TiO2的光催化活性。SDBS添加量为0.5 wt%时制备的改性TiO2对甲基橙（MO）的降解率是P25的13.9倍,是未改性TiO2样品的1.9倍。5次光催化循环实验结果表明,避光搅拌过程中被TiO2吸附的降解物在光照过程中被降解,结果具有良好的重现性,表明本研究制备的SDBS改性TiO2可以多次重复利用。为了进一步提升TiO2的光催化活性,将T-0.5wt%SDBS与自制C纳米球复合,制备了TiO2基复合材料。以葡萄糖为原料,采用水热法在8 h的反应时间、170-200℃的反应温度下制备了不同粒径和分散度的C纳米球,并探究了C纳米球的粒径和添加量对C-TiO2复合材料性能的影响。研究结果表明:T-0.5wt%SDBS与1.2 wt%100 nm碳球复合制备的TiO2基复合材料光催化性能最好,其对MO的降解效率是P25的59倍,是未复合样品T-0.5wt%SDBS的4.2倍。这是因为C纳米球与T-0.5wt%SDBS的复合增大了TiO2的电子迁移率、对可见光的吸收率以及表面含氧官能团的含量。