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近年来,空气污染治理逐渐受到人们的重视,尤其是挥发性有机物（VOCs）的去除。VOCs包括醛类、苯类、烯烃、烷烃类有机物,对人的身体健康有严重危害。VOCs能够与空气中的NOX、SO2等物质反应,加速二次气溶胶的形成。研究表明,TiO2是一种高效光催化剂,能够有效去除空气中的VOCs。但是TiO2存在电子空穴容易复合、光能利用率低等问题,而且在气相环境中,TiO2对有机物分子的吸附能力较弱,限制了其在空气污染治理领域的广泛应用。石墨烯作为典型的二维材料,具有良好的导电能力、高的费米能级和大比表面积,研究表明石墨烯与TiO2复合能有效提升TiO2的光催化降解能力。相比于石墨烯,氮掺杂石墨烯具有很多独特的性质。氮原子引入的孤对电子能够提高石墨烯的导电率,异质氮原子能够提升石墨烯的氧还原活性,有利于电子的转移和超氧自由基的生成。此外,氮原子导致石墨烯表面电荷的不均匀分布,引起材料表面极性的改变。根据这些性质,氮掺杂石墨烯与TiO2复合有利于提升材料对有机物分子的吸附降解性能。本工作将石墨烯和氮掺杂石墨烯分别与TiO2复合,选用乙醛和乙烯作为醛类和烯烃的代表,研究石墨烯/二氧化钛复合材料对乙醛和乙烯的吸附和降解性能差异,并根据实验现象进行了机理分析。本论文具体研究内容如下:（1）利用静电结合,用热处理方法实现石墨烯与二氧化钛的复合。用TEM、XRD、Raman等手段对复合材料的形貌和结构进行了表征,用PL谱、UV-Vis吸收光谱、光电流对材料的光电性质进行了测试,进一步用气相色谱探测了催化剂对乙醛的吸附和降解性能。研究发现,在制备过程中TiO2纳米颗粒容易发生团聚,但由于石墨烯对有机物分子具有亲和力,复合后的样品对乙醛的吸附能力较纯TiO2有大幅提升;光电流循环测试发现石墨烯的复合能够有效促进电子空穴的分离;降解实验证明通过与石墨烯复合,材料对乙醛的降解性能有大幅提升,且质量分数为1%的复合量能够获得最佳降解性能;（2）用热处理方法制备了氮掺杂石墨烯/TiO2（N-GR/TiO2）复合材料,研究了复合材料的结构、光电性质和吸附降解性能。XPS测试表明氮原子掺入石墨烯晶格,且主要以石墨氮和吡咯氮的形式存在,石墨烯通过C-O-Ti键与二氧化钛相互作用,有利于电子在界面之间的转移。电子自旋共振测试表明氮掺杂石墨烯能够大幅提高超氧自由基和羟基自由基的产量,从而提高材料的光催化活性。本工作选用极性不同的乙醛和乙烯分子作为目标污染物,重点研究了材料对两种气体的吸附能力,将流动相气体暗吸附测试、等温程序脱附法相结合,对比纯TiO2、GR/TiO2、N-GR/TiO2三种材料对乙醛和乙烯的吸附情况,研究发现氮掺杂石墨烯能够显著提高材料对极性分子乙醛的吸附能力,但对非极性分子乙烯的吸附较GR/TiO2没有明显提升。进一步进行光降解性能测试的结果与材料的吸附性能一致。后续实验进一步控制反应气氛,分别用干燥氧气和湿润氮气与乙醛和乙烯混合,控制超氧自由基和羟基自由基的生成。研究发现在乙醛的降解过程中超氧自由基起主要作用,而在乙烯的降解过程中羟基自由基的贡献更大。本研究为气相光催化降解的机理探究和选择性吸附降解提供了新的思路。