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随着现代工业的高速发展,目前化学性质稳定、生物毒性大且难于降解的有机污染物和重金属离子排入水体,导致水环境污染问题日渐严重。TiO2是应用较为广泛的半导体光催化剂之一,但是TiO2只能吸收利用占太阳光总能量约4%的紫外光部分,并且存在光生电子和空穴易复合的问题。因此如何减少光生电子和空穴的复合率,并扩大TiO2在可见光范围的吸收,提高光催化效果将成为TiO2在实际生产中能否应用的关键所在。与TiO2相比,二氧化钛纳米管（TiO2 nanotubes,TNT）具有改进的光催化性能,能够有效降解水中污染物。石墨烯具有巨大的比表面积,优异的导电导热性及较高的电子迁移速率,因此其对改善光催化剂的性能具有较好的应用价值。本文以P25为钛源,采用浓碱水热法,煅烧后制备TNT;以石墨为原料,采用Hummers法制备氧化石墨（Graphite Oxide,GO）,超声为氧化石墨烯。水热法将氧化石墨烯还原的同时,把TNT负载到石墨烯上合成石墨烯二氧化钛纳米管（GR/TNT）复合光催化剂。将制备的GR/TNT复合光催化剂通过XRD、SEM、EDS、FTIR及UV-Vis光谱仪等表征手段分析材料自身的物化特性,并测试了该复合光催化剂在紫外光源和可见光源下对目标污染物（苯酚和Cr（Ⅵ））的光催化性能。考察不同因素对GR/TNT降解苯酚和Cr（Ⅵ）的影响,并对光催化机理进行分析。1、以P25和石墨为原料,制备GR/TNT复合光催化剂。表征结果表明:水热法还原氧化石墨烯得到GR,并与TNT通过Ti-O-C化学键结合。GR/TNT的禁带宽度由TNT的3.2 eV减小到1.38 eV,扩大其可见光吸收范围。2、在苯酚的光催化降解实验中,当紫外灯光源为11 W时,2.5%GR/TNT光催化剂效果较好,掺杂GR可减少光生电子和空穴的复合率,从而提高光催化效果;当2.5%GR/TNT投加量为0.5 g/L,溶液pH值为6.5,苯酚浓度为10 mg/L,H2O2添加量为0.2 mL时,苯酚120 min降解率可达97.04%。且在弱酸性条件下苯酚光催化效果较好。当可见光源为500W,2.5%GR/TNT光催化剂投加量为0.5 g/L,pH值为6.5,苯酚浓度为10 mg/L,H2O2添加量为0.2 mL时,苯酚150 min降解率可达98.17%。GR/TNT复合光催化剂对苯酚的降解反应满足一级反应动力学方程（R2≥0.95）。适量的H2O2可提高苯酚的光催化效果。GR/TNT具有良好的稳定性和可重复性。3、在Cr（Ⅵ）的光催化降解实验中,在紫外灯光源为250W,GR掺杂量为5%时,GR/TNT复合光催化剂效果最好。当5%GR/TNT的投加量为0.5 g/L,p H值为2,Cr（Ⅵ）浓度为10 mg/L时,光反应30 min后Cr（Ⅵ）降解率可达95.74%;pH值为影响Cr（Ⅵ）降解率的一个重要因素,酸性越强,降解效果越好。当可见光源为500W,2.5%GR/TNT投加量为0.5 g/L,pH值为2,Cr（Ⅵ）浓度为10 mg/L,EDTA添加量为0.2 mmol/L时,光反应150min后Cr（Ⅵ）的还原率可达99.53%。GR/TNT复合光催化剂对Cr（Ⅵ）的降解反应满足一级反应动力学方程（R2≥0.95）。无机阴离子抑制Cr（Ⅵ）还原速率,而小分子有机酸促进Cr（Ⅵ）的还原速率。4、在苯酚和Cr（Ⅵ）混合溶液的光催化降解实验中,光源采用250W的紫外灯。在2.5%GR/TNT投加量为0.5 g/L,pH值为3,苯酚及Cr（Ⅵ）浓度均为10 mg/L的条件下,光反应15 min后Cr（Ⅵ）降解率达97.17%,而在同条件下,单一溶液中Cr（Ⅵ）降解率仅为65.42%;光反应30 min后苯酚降解率可达96.90%,同条件下单一溶液中苯酚降解率为83.88%。在光催化降解混合溶液的过程中,Cr（Ⅵ）的还原与苯酚的氧化起协同作用。无机阴离子对苯酚及Cr（Ⅵ）的降解起抑制作用,EDTA对Cr（Ⅵ）的降解起促进作用,而对苯酚降解起到抑制作用。