重金属污染给生态环境和人类生存带来了严重威胁。本文制备了碳质材料与金属氧化物的复合材料,如α-Fe₂O₃/碳球、Bi₂Fe₄O₉/生物质炭、TiO₂/石墨烯,采用吸附和光催化方法对其去除水中重金属离子的性能进行了考察,并详细讨论了其对水中重金属离子铬和铜的去除机制,具体研究内容如下:（1）以葡萄糖为碳源,（NH₄）₂Fe（SO₄）·6H₂O)为铁源,二次水为溶剂,水热法合成了α-Fe₂O₃/碳球复合吸附剂,用SEM、TEM和XRD对其结构进行表征,考察了其对水中Cr（Ⅵ）的吸附性能。结果发现,Cr（Ⅵ）在α-Fe₂O₃/碳球上的吸附在4h内达到平衡,去除率高达到88%,分别是α-Fe₂O₃和碳球的2.99倍和4.88倍。动力学拟合表明:该吸附过程符合准一级速率方程所描述的规律,主要为物理吸附;吸附等温线研究表明:Langmuir等温模型能够更好地表述该吸附行为,为典型的单分子层吸附,其最大吸附量为18.7 mg·g-1;吸附热力学研究表明该过程为一个自发进行的吸热反应;α-Fe₂O₃/碳球重复使用5次后吸附能力的下降仅为7.8%,表明此吸附剂可以重复使用。（2）以硝酸铋（Bi（NO₃）₃·5H₂O）和硝酸铁（Fe（NO₃）₃·9H₂O）为原料,采用水热法合成Bi₂Fe₄O₉纳米片。将原位生长的Bi₂Fe₄O₉与以松树叶粉末为原料的生物质炭复合,制备Bi₂Fe₄O₉/生物质炭复合吸附剂,并用于水中Cu（Ⅱ）的吸附去除。制备的Bi₂Fe₄O₉和Bi₂Fe₄O₉/生物质炭吸附剂比表面积分别为13.35 m2·g-1和17.51 m2·g-1;在pH=5时对Cu（Ⅱ）的吸附效果最佳;动力学拟合表明:该吸附过程适合于用准二级吸附动力学模型进行描述,为物理化学吸附过程;对热力学参数（Ea、ΔG、ΔH和ΔS）的分析表明:该吸附剂对Cu（Ⅱ）的吸附为自发的放热过程;Bi₂Fe₄O₉和Bi₂Fe₄O₉/生物质炭的最大吸附量分别为42.7 mg·g-1和61.61mg·g-1;溶液中共存的Cl^-,NO₃^-和SO₄^2-对Cu（Ⅱ）的吸附过程基本没有影响,而PO₄^3-则会起促进作用。Bi₂Fe₄O₉和Bi₂Fe₄O₉/生物质炭重复使用5次后吸附能力下降分别为7.3%和11.5%,表明这两种吸附剂可以重复使用。（3）以Hummers改性法制备的石墨烯和钛酸四丁酯为原料,采用一步水热法合成TiO₂/GO光催化剂,并用于吸附/光催化协同去除水中Cr（Ⅵ）的研究。通过SEM、XRD、BET、DRS和FTIR等手段对材料进行表征和分析。复合光催化剂中的TiO₂为锐钛矿型二氧化钛,呈规则方块状的二氧化钛颗粒均匀地分散在石墨烯表层,两者有效的结合在一起。制备的TiO₂和TiO₂/GO样品的比表面积分别为179.1和149.74 m2·g-1;最佳的降解实验条件为催化剂浓度为4.0g/L,溶液pH值为2.0;在最优条件下,TiO₂/GO吸附去除率为65.7%,光催化去除率成为33.1%,总去除率为98.8%;TiO₂/GO光催化还原降解Cr（Ⅵ）的过程主要是通过超氧自由基·O₂-和空穴h+来实现的。相较于TiO₂而言,TiO₂/GO光催化降解Cr（Ⅵ）的性能得到了有效改善。