二氧化钛（TiO₂）以其良好的光催化性能、高稳定性以及无毒等特性成为了最具潜力的光催化剂，而TiO₂光催化剂仍然存在光催化效率不高以及对太阳光利用率低等问题。石墨烯片层之间存在较强的范德华力，极易发生团聚，通过将TiO₂粒子修饰到石墨烯片表面，可以有效地阻止石墨烯的团聚，而且这种复合材料不仅可以保持石墨烯和TiO₂的原有特性，还会产生新的协同效应。氧化石墨烯是石墨烯的一种重要的衍生物，结构中具有相当数量的活性基团如羟基，羧基等。利用石墨烯表面上的活性基团为成核点，可以使得纳米粒子能够在表面原位成核生长。本论文分别采用熔盐法和水热法制备石墨烯基-TiO₂复合材料。具体工作如下：1.以四种不同的碳源（自制氧化石墨烯、自制还原氧化石墨烯、石墨烯与3000℃石墨化石墨烯）为碳源，采用熔盐法和后续控制氧化过程制备了石墨烯基-TiO₂复合材料。主要研究了熔盐反应温度、熔盐反应时间、C/Ti摩尔比、氧化温度工艺条件对复合物中TiC、TiO₂涂层的影响，并采用XRD、SEM、TEM、Raman和XPS等表征手段对上述所制备的复合物进行了表征，还以亚甲基蓝为目标污染物考察了石墨烯基-TiO₂复合物的可见光催化活性。同时比较了以四种不同结构的石墨烯基材料为碳源和载体制备的石墨烯基-TiO₂复合物在结构和性能方面所存在的异同。结果表明，得出以下主要结论：（1）熔盐反应温度和碳钛摩尔比对反应生成的中间产物TiC的结构形貌有重要的影响。氧化温度的升高有利于TiO₂晶核的形成与生长，但是温度过高会导致锐钛矿相TiO₂向金红石相TiO₂转变。和P25相比，所制备的GO-TiO₂复合物均有明显增强的可见光催化活性。（2）四种不同结构石墨烯基材料与钛粉的反应性有一定的差异。石墨烯基-TiO₂复合物对亚甲基蓝均有明显增强的可见光光催化活性，不同结构的石墨烯基-TiO₂复合物对亚甲基蓝的吸附性和降解率有一定的差异。2.采用水热法以氧化石墨与钛酸四丁酯为原料制备部分还原氧化石墨烯-TiO₂复合材料。主要研究了水热反应温度和氧化石墨加入量对复合物中TiO₂粒子的晶相组成的影响。得出如下结论：通过改变反应温度和氧化石墨加入量可以调控TiO₂的晶相组成及其在复合材料中的分散性。RGO/TiO₂复合光催化剂对亚甲基蓝的可见光和紫外光催化活性均明显高纯TiO₂，复合材料中部分还原的氧化石墨烯载体大的比表面积和表面残留的极性含氧基活性功能团可以有效增强对亚甲基蓝的吸附能力，并且可以促进光生电子向还原氧化石墨烯转移，有效阻止光生电子和空穴的复合，同时有效增强了TiO₂对可见光的响应。