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随着社会工业化的发展,人们日常生产生活产生了各种有机污染物,造成严重的环境污染。利用光催化降解有机污染物是治理污染有效手段之一。常见的光催化剂有二氧化钛、氧化锌、氧化镍、硫化镉、硫化锑等。其中二氧化钛是最常用的光催化剂,二氧化钛具有生产成本低,光催化活性高,稳定性好,耐化学腐蚀等诸多优点,但二氧化钛光催化剂也存在能带隙宽,光生电子空穴易发生复合等缺陷,这些缺陷极大的限制了二氧化钛的应用。本论文用氮掺杂改性二氧化钛能带隙,同时利用石墨烯或氮掺杂石墨烯共掺杂改性二氧化钛来提高其光催化活性。氮掺杂改性可有效地减小二氧化钛的能带隙,从而增加二氧化钛对可见光的吸收；鉴于石墨烯材料具有比表面积大、电子迁移率高等特点,石墨烯材料作为载体材料,可为二氧化钛材料提供附着位点,并将二氧化钛光生电子迅速传输出去,抑制光生电子空穴的重新复合,从而有效提高二氧化钛光催化降解效率。以乙二胺作为氮掺杂改性二氧化钛的氮源,制备氮掺杂改性二氧化钛(NT);NT分别与石墨烯氧化物(GO)、氮掺杂还原改性石墨烯(NG)和基于小分子合成的氮掺杂石墨烯(NSG)三种类型石墨烯进行复合,制备出G-NT、NG-NT和NSG-NT三个系列的复合材料。采用FT-IR, XRD、XPS、AFM、TEM、UV-VisDRS等表征手段对制备材料结构、形貌和光学性能等进行表征。XPS表征结果表明氮元素有效进入二氧化钛晶格中,替代了二氧化钛晶格中部分氧元素；UV-Vis DRS图谱表明氮掺杂改性二氧化钛可使其光吸收向可见光区拓展,同时还表明石墨烯材料的引入能够进一步提高二氧化钛对可见光的吸收。通过UV-Vis DRS数据计算出P25、NT、G-NT、NG-NT、NSG-NT的能带隙依次为3.14、2.97、2.97、2.74、2.93eV,表明氮掺杂改性能够有效降低复合材料能带隙。用氮掺杂改性石墨烯与氮掺杂改性二氧化钛所得NG-NT的能带隙比P25降低了0.4eV。以上述复合材料为光催化剂,以亚甲基蓝模拟有机污染物进行可见光降解实验。在相同条件下,3小时内,P25、NT、G-NT、NG-NT和NSG-NT可降解亚甲基蓝的量依次为16%、20%、33%、63%、52%。G-NT材料的光催化降解效率是NT的1.65倍,这说明石墨烯材料的引入有助于提高二氧化钛的光催化降解效率。NG-NT材料的光催化降解效率是G-NT材料的1.91倍,是NT材料的3.15倍,说明氮掺杂改性石墨烯可以进一步改善二氧化钛的光催化活性。