随着社会的飞速发展,水体有机物污染问题日益严重,采用光催化降解水体中的有机污染物成为治理污染的有效手段之一。在众多的半导体光催化材料中,TiO₂因其化学性质稳定、催化活性高、耐腐蚀性强、无毒、价廉等优点,成为最具应用前景的光催化材料之一。但是,TiO₂存在着禁带宽度大（3.2e V）,仅对紫外光有响应,同时,TiO₂的光生电子和空穴易复合,光子利用率低的缺点。这些缺点极大的限制了TiO₂的应用。针对以上问题,本论文采用氮掺杂和石墨烯负载对TiO₂进行改性,采用温和的水热法无需后续高温煅烧处理,分别制得氮掺杂二氧化钛（N-TiO₂）、石墨烯负载二氧化钛（TiO₂/RGO）、氮掺杂二氧化钛负载石墨烯（N-TiO₂/RGO）系列催化剂,采用XRD、SEM、TEM、XPS、FT-IR、DRS等表征对催化剂的晶型、形貌、光性能进行了表征,并以甲基橙为目标降解物进行光催化活性测试。1.以钛酸四丁酯和尿素为起始原料,制备N/Ti摩尔为0.2、0.4、0.6、0.8的N-TiO₂催化剂,结果表明,N-TiO₂样品均为锐钛矿相,氮的掺杂不改变TiO₂的晶型,但窄化了TiO₂的禁带宽度,使N-TiO₂在可见光范围有响应。与纯TiO₂相比,N-TiO₂的可见光催化活性得到明显的提高,当N/Ti=0.6时降解效果最佳,在可见光下照射5 h可以降解70%的甲基橙。2.以钛酸四丁酯和石墨粉为起始材料,制备石墨烯负载量分别为1、2、3、5 wt%的TiO₂/RGO复合材料,结果表明,TiO₂/RGO样品中的TiO₂均为锐钛矿相,石墨烯的负载不会改变TiO₂的晶型,但会抑制TiO₂颗粒的长大,使TiO₂颗粒均匀的分布在石墨烯片层上,同时,石墨烯的负载会窄化TiO₂的禁带宽度,使其发生红移,且在可见光区吸收明显增强,并有效的抑制光生电子和空穴的复合。与纯TiO₂相比,TiO₂/RGO的可见光催化活性得到明显的提高,当石墨烯负载量为3wt%时降解效果最佳,在可见光下照射5 h可以降解86%的甲基橙。3.以钛酸四丁酯、尿素和石墨粉为起始原料,制备出N-TiO₂/RGO催化剂,结果表明,N-TiO₂/RGO样品为锐钛矿相,与N-TiO₂和TiO₂/RGO催化剂相比,N-TiO₂/RGO样品红移程度最明显,且在可见光区的吸收强度最大,同时其可见光催化降解效果最佳。在最佳水热温度180℃和最佳水热时间8 h时,0.6N-TiO₂/3RGO在可见光下照射5 h可以降解95%的甲基橙。