保护环境是人类社会发展的永恒主题,而寻找廉价有效的污染物处理方式又是这一主题的核心关键。光催化剂由于效率较高且不会产生二次污染等优点,在处理当今的能源和环境保护相关问题上,愈发得到人们的认可。拥有高比表面积的多孔纳米材料比拥有低比表面积的工业材料能够提供更高的光催化效率,而且当把宽禁带半导体氧化镓制备成为多孔纳米材料时,就能够把氧化镓的优良性能和多孔材料的优势巧妙结合起来,使其能够提供更高的光催化效率。本文通过有机金属反应物作为唯一镓源的水热反应和退火处理两步法成功地制备了直径为80-90纳米而长度为1.5-1.8微米的多孔β-氧化镓(β-Ga203)纳米线。多孔β-Ga203纳米线的比表面数据表明多孔纳米线的平均孔径为11.94纳米,比表面积为15.31平方米每克。光致发光图谱表明在多孔β-Ga203纳米线内存在大量的本征缺陷,同时这也是引起室温铁磁性能的原因。多孔β-Ga203纳米线的光催化性能测试是通过降解亚甲基蓝溶液进行的,而且同商业粉末氧化镓相比光催化效率显著提高了 80%。光催化效率提高的原因可以归因于由较高的比表面积引起的表面功能缺陷和本征缺陷。而且,本文还提出了多孔β-Ga203纳米线的生长机理和光催化机理。鉴于多孔β-Ga203纳米线的良好的室温铁磁性质和优异的光催化性能,期待多孔β-Ga203纳米线可以应用多种装置中。考虑到多孔β-Ga203纳米线优异的光催化性能,本文还利用多孔β-Ga203纳米线和氧化石墨烯作为原材料通过一种温和的水热法成功地制备了多孔β-Ga203纳米线-还原氧化石墨烯复合光催化剂。实验结果分析表明超临界水能够有效地把氧化石墨烯还原为还原氧化石墨烯,而且多孔β-Ga203纳米线通过与还原氧化石墨烯之间强烈的成键能力能够成功地附着在还原氧化石墨烯表面。同纯净的多孔β-Ga203纳米线相比,当还原氧化石墨烯在复合光催化剂中的质量分数为1%时,复合光催化剂处理亚甲基蓝的光催化效率能够显著提升74%。多孔β-Ga203纳米线-还原氧化石墨烯复合物光催化剂性能的提高归因于光学吸收带的增大,光催化剂表面亚甲基蓝分子的富集以及由于还原氧化石墨烯纳米片与多孔β-Ga2O3纳米线之间电荷快速转移引起的光生电子-空穴对复合率的降低这些因素的协同作用。在多孔β-Ga2O3纳米线的制备和性能测试过程中,非常幸运地发现了一种结构新颖且性能优异的光催化材料。利用金属有机反应物通过水热方法第一次成功地制备了结构新颖的针形亚微米管状的α-羟基氧化镓(α-GaOOH)。机理的解释过程表明在亚微米管形成的过程中氢氧根离子的浓度起到了非常重要的作用。而且,通过改变溶剂的pH值还成功地制备了另外四种结构尺寸不同的α-GaOOH,包括纳米尺寸,亚微米尺寸和微米尺寸。光致发光性能表明α-GaOOH内存在大量的本征缺陷。而且,本文还对不同形貌的α-GaOOH通过降解亚甲基蓝溶液进行了光催化性能的测试。针形亚微米管状的α-GaOOH的光催化效率明显高于其他形貌的α-GaOOH。光催化效率的提高归因于由于本征缺陷引起的光生电子-空穴对有效分离。鉴于所制备的针形亚微米管状的α-GaOOH优良的光学性能和光催化性能,希望α-GaOOH在多种装置中有美好的应用前景。