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半导体光催化在光解水制氢和处理污染物方面有重要应用。目前人们研究的光催化剂种类较多，如CdS、ZnS、PbS、SnO2和ZnO等，TiO2由于具有化学性质稳定、催化效率高、无毒和成本低等优点而被学者们广泛研究。但TiO2属于宽禁带半导体，只能吸收太阳光中的紫外光，而且光生载流子的分离效率低，从而限制了TiO2的实际应用。本论文主要对市售TiO2（即P25）复合改性，通过水热法将碳纳米管(CNTs)和石墨烯(GP)与TiO2复合，利用CNTs和GP的良好导电性以及较大的比表面积，降低TiO2的禁带宽度，拓宽光谱响应范围，提高TiO2的光生电子空穴的分离效率和对降解物的吸附能力。 第二章通过水热法将CNTs与TiO2以Ti-O-C键复合，研究了CNTs不同的掺杂量、不同水热时间和水热温度对TiO2光催化性能的影响。当CNTs的掺量为1％，水热温度为120℃，水热时间为8h时，复合样品的光催化效果最好。将20mg的复合光催化剂加入200ml的浓度为10mg/L的罗丹明B溶液中，用500W氙灯照射120min时对罗丹明B的降解率达到100％。复合后的样品的禁带宽度变窄，由3.2eV变为3.04eV，拓宽了光谱的吸收范围，提高了载流子的分离效率。 第三章主要研究GP与TiO2复合后对TiO2的光催化性能的影响。通过水热法将氧化石墨烯(GO)还原为GP并与TiO2复合，GP的优良导电性和较大的比表面积可以有效提高TiO2载流子的分离效率和对降解物的吸附能力。GP的掺量为2％，水热时间和温度分别为3h和120℃时，复合样品具有最佳光催化性能。将20mg的复合样品加入到200ml浓度为10mg/L的亚甲基蓝溶液中，用500W氙灯照射50min时对亚甲基蓝的降解率接近100％。同时GP与TiO2以Ti-O-C键的化学结合使TiO2的禁带宽度变窄，拓宽了光谱的吸收范围，抑制了载流子的快速复合。 第四章研究了CNTs和GP共同与TiO2复合及其对光催化性能的影响。CNTs与GP混合形成的空间网络结构增加了比表面积，对降解物的吸附能力提高。GP和CNTs的掺量均为2％，水热时间和温度分别为2h和120℃时，复合样品的光催化性能最佳。将20mg的复合样品加入到200ml浓度为10mg/L的亚甲基蓝溶液中，用500W氙灯照射50min时对亚甲基蓝的降解率接近100％。