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现代工业化生产中由于多种药物、化工产品的滥用以及副产品的燃烧导致大量污染物在环境中肆意堆积，污染物化学性质稳定在环境中能够长期存在，已经严重威胁到人类的健康。光催化剂以其环境友好的特征在环保领域发挥着独特的作用。本论文针对传统光催化剂光生电子-空穴对极易复合等问题，提出以石墨烯作为光催化剂的2D载体，全面提高传统光催化剂的光催化性能。本论文采用Hummers法制备氧化石墨，在水中超声处理得到氧化石墨烯。通过FT-IR、Raman、XPS、TEM、AFM、UV-vis等手段对其微观形貌及化学结构进行表征和分析。结果表明，氧化石墨烯表面含有大量的含氧基团（羟基、羧基、环氧基等）。本论文采用原位溶胶凝胶法制备氧化石墨烯-二氧化钛（GO-TiO2），探讨GO-TiO2加入量、焙烧温度pH值等因素对甲基橙光催化降解的影响。结果表明，450℃焙烧2h的GO-TiO2，当体系pH为4.0时，GO-TiO2对甲基橙的光催化降解效果最好，光照2h降解率高达32.719%。针对传统方法制备的氧化石墨烯-氧化锌（GO-ZnO）存在复合效率低、难以有效复合等问题。本论文为提高ZnO与GO复合的效率，采用离子交换法将溶液中未与GO复合的Zn2+透析至溶液外，进而采用原位均匀沉淀法制备得到GO-ZnO。通过XRD、Raman、XPS、SEM、TEM等手段对其表面结构、微观形貌、成键元素进行表征和分析。结果表明，ZnO成功的负载在GO片层上，并且复合过程中并没有改变ZnO的晶型。探讨GO-ZnO加入量、反应温度、焙烧温度等因素对甲基橙光催化降解的影响。结果表明，以GO-ZnO为光催化剂，当其在650℃焙烧3h，体系中GO-ZnO的浓度为300mg/L时，pH为4.0时，对甲基橙的光催化降解效果最好，光照2h降解率高达22.312%。针对C60在光催化领域的应用时存在水溶性差等问题，本论文采用水溶性氨基酸对其化学修饰，进而采用原位复合的方法制备得到氧化石墨烯-富勒烯(GO-C60)衍生物。通过FT-IR，Raman，XPS， SEM，TEM等手段对其表面其结构、微观形貌、成键元素进行表征和分析。结果表明化学修饰后的C60与氨基酸的氨基形成共价连接。探讨GO-C60加入量、不同pH等因素对甲基橙光催化降解的影响。结果表明，以GO-C60为光催化剂，当体系所处pH=4.0时，加入0.01g/LGO-C60时对甲基橙的光催化降解率可高达32.719%。