光催化技术被认为是解决能源危机和环境污染的理想途径，而制备高效的光催化材料是其中的关键性问题。TiO2的纳米材料，尤其是二氧化钛纳米管(Titanium dioxide nanotubes，TNTs)具有较大的比表面积和一维结构独特的光电性质，在光催化上有着特殊的应用。类石墨氮化碳(g-C3N4)由于其合适的禁带宽度(2.7eV)，良好的化学和热稳定性，近年来也引起了科学工作者的关注。但是TiO2和g-C3N4本身的能带结构特点使其发展存在一定的局限性，使得它们的光催化效率较低。为了提高它们的光催化效率，将它们与金属氧化物进行复合，并利用限域效应来提高其光催化效率。　　本文通过浸渍法合成了二氧化钛纳米管限域金属氧化物，g-C3N4复合金属氧化物以及二氧化钛纳米管限域g-CN量子点(g-CNQDs)和金属氧化物的复合光催化材料。运用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)等分析了材料的形貌、结构和电子、光学性能;通过其光解水制氢、光催化降解有机物性能考察了催化剂的光催化活性，并研究了限域效应和金属氧化物对光催化性能的影响。具体的研究内容和主要研究成果如下:　　(1)利用真空辅助浸渍法制备了Co3O4-in-TNTs、Co3O4-out-TNTs、MnO2-out-TNTs和MnO2-in-TNTs复合光催化剂。表征结果表明，成功地将Co3O4和MnO2组装进二氧化钛纳米管管内，并且相比于Co3O4和MnO2负载在管外的催化剂，Co3O4-in-TNTs和MnO2-in-TNTs催化剂对可将光的吸收大大增强，并出现明显红移;光解水制氢结果显示，Co3O4-in-TNTs比Co3O4-out-TNTs催化剂的活性提高了1.5倍;MnO2-in-TNTs比MnO2-out-TNTs催化剂的活性提高了约2倍。二氧化钛纳米管限域金属氧化物复合光催化剂有效地提高了光催化效率。　　(2)采用浸渍法制备了CeO2/g-C3N4、Fe2O3/g-C3N4、Co3O4/g-C3N4和MnO2/g-C3N4不同金属氧化物复合g-C3N4的纳米复合材料。以甲醇、叔丁醇和对苯醌为探针分子，通过光解水制氢实验发现:CeO2/g-C3N4、Fe2O3/g-C3N4和MnO2/g-C3N4在光催化过程中主要产生的是·O2-自由基，而Co3O4/g-C3N4主要产生的是·OH自由基，通过光催化降解甲基橙、亚甲基蓝和罗丹明B发现，·O2-自由基比·OH自由基具有更好的降解效果。不同的金属氧化物复合g-C3N4催化剂在光催化过程中产生的不同活性的自由基会影响其光催化效率，进而为选择性光催化技术提供了初步理论基础。　　(3)在前两章的基础上，研究二氧化钛纳米管限域g-C3N4复合金属氧化物的催化剂。采用浸渍法制备了二氧化钛纳米管限域g-CN量子点和Co3O4的复合光催化材料。实验结果表明，g-CN量子点和Co3O4被成功地组装进二氧化钛纳米管管内。将不同量的Co3O4组装进二氧化钛纳米管管内，CN-xCo@TNTs催化剂对可见光的吸收增强，其光解水制氢活性随着组装进二氧化钛纳米管管内的Co3O4的量而变化，其中CN-5Co@TNTs的光催化活性最高，在一小时内产氢0.57ml;管内的g-CN量子点和Co3O4还存在着协同作用，提高二氧化钛纳米管的光解水制氢活性。二氧化钛纳米管限域g-CN量子点复合金属氧化物能够提高光催化效率。　　本文研究了限域效应和复合金属氧化物对光催化效率的提高，为开发高效光催化剂提供了新思路。