环境污染的控制与治理已经成为人类社会面临的亟待解决的重大问题,在众多治理环境污染的材料中,以二氧化钛（TiO₂）为代表的半导体光催化材料以其独特的性能成为一种理想的环境污染清洁材料。P25是一种商用TiO₂粉体,由于其具有很强的光催化活性,因此在一系列光化学反应中P25被广泛的用作光催化剂。然而由于TiO₂的禁带宽度较大,故其只能被紫外光所激发。另外,电子-空穴对的复合也是亟待解决的问题。针对上述难题,本论文通过对商用P25催化剂进行掺杂改性以降低光生电子-空穴对的复合率,并使TiO₂对可见光产生响应从而提高TiO₂半导体材料的太阳光利用效率。本论文的主要研究工作如下:第一,通过水热法在较低的温度下合成了 Cu-P25-石墨烯（CPG）三组分光催化剂。首先通过P25和氧化石墨烯制备了二组分P25-石墨烯（PG）体系,再将Cu²⁺掺杂进入P25-石墨烯体系当中。研究表明,相比于单一 P25商用催化剂和二组分PG催化剂,CPG光催化剂在可见光区域内有更强的光吸收能力和更好的载流子输运能力。同时,Cu²⁺的含量对光催化活性有显著的影响,通过实验确定了 Cu²⁺的最佳负载量。当达到Cu²⁺的最佳负载量（4mM）时,所制备的复合材料（CPG-4）具有最高的光催化活性。在可见光照射下,其对于亚甲基蓝的降解率可达98.2%。另外,其光催化产氢量为P25的7.9倍。结果表明,Cu²⁺和石墨烯的协同作用不仅减小了 （TiO₂）的带隙而且促进了电子-空穴对的分离。这两方面对于CPG光催化能力的提高具有显著的影响。本实验还对亚甲基蓝溶液的pH值对光催化性能的影响进行了研究。结果表明,当亚甲基蓝的pH=7时,CPG-4的光催化性能最佳。第二,通过煅烧法制备具有可见光活性的In/C共掺杂P25光催化剂（In₂O₃/C-P25）。对纳米粉体试样进行了包括物相结构、微观形貌、表面化学成分等材料表征分析,证实In和C成功掺杂进入TiO₂晶格,并由In和C分别占据Ti和O的晶格位置。铟和碳共掺杂缩减了光子跃迁能,减小了 Ti02的带隙宽度,并且使吸收光谱出现红移现象。另外,共掺杂样品的发光强度显著降低,这表明In/C共掺杂有效地抑制了激子复合,从而进一步提升了催化剂的光催化性能。本部分采用降解阳离子染料亚甲基蓝和阴离子染料活性红来评估In₂O₃/C-P25光催化剂的光催化活性。当In³⁺的掺杂量为15%时,共掺杂催化剂（15%In₂O₃/C-P25）的光催化效率最高,且提高幅度明显优于单一元素掺杂时的催化表现。同时,讨论了亚甲基蓝溶液和活性红溶液的pH值对In₂O₃/C-P25光催化活性的影响。结果表明,由于In₂O₃/C-P25等电点的影响,降解活性红和亚甲基蓝的最佳pH值分别为3和12。