TiO₂是一种非常优秀的半导体光催化剂，在太阳能光降解水和水处理等诸多领域有着巨大的应用前景。但是TiO₂的禁带较宽，对太阳能的利用效率低以及光生电子和空穴容易复合等缺点，极大地限制了其在光催化方面的应用。为了能提高TiO₂的光催化性能，本文首先采用水热法一和水热法二分别制备了TiO₂/石墨烯（TiO₂/RGO）复合物，然后用原位化学氧化聚合法制备了TiO₂/石墨烯/聚吡咯（TiO₂/RGO/PPy）复合物。采用傅里叶变换红外光谱、拉曼光谱、X-射线衍射、热重分析、紫外-可见漫反射光谱、扫描电镜、透射电镜等测试方法对制备的复合物进行了表征，并以甲基橙（MO）作为目标降解物，研究了不同条件下制备的复合物在可见光下的光催化活性。以异丙醇作为还原剂，分别用HCl和HNO₃调节酸度，采用水热法一在不同条件（酸度、反应时间、质量比）下制备了TiO₂/RGO复合物。以乙醇作为还原剂，采用水热法二制备了不同质量比的TiO₂/RGO复合物。研究表明，在TiO₂/RGO复合物中，TiO₂以锐钛矿相存在，分散在RGO片层上，且与RGO之间形成了Ti-O-C键；复合物在可见光区吸收增强，且发生明显红移；采用水热法二制备的质量比为1:0.07的TiO₂/RGO复合物禁带宽度减小最多，减小到2.48eV。光催化实验表明，将RGO引入TiO₂以后，TiO₂的光催化性能明显提高，可见光下对甲基橙2h的降解率为83.33%。分别用FeCl₃和过硫酸铵（APS）作为氧化剂，采用原位化学氧化聚合法制备了不同质量比的TiO₂/RGO/PPy复合物。研究表明，在TiO₂/RGO/PPy复合物中，TiO₂以锐钛矿相存在，且被PPy所包覆，分散在RGO片层上；复合物在可见光区吸收增强，且发生明显红移；采用APS作为氧化剂制备的质量比为1:0.07:0.07的TiO₂/RGO/PPy复合物禁带宽度减小最多，减小到2.00eV。光催化实验表明，将PPy与TiO₂/RGO复合以后，TiO₂的光催化性能进一步提高，可见光下对甲基橙2h的降解率为98.43%。