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二氧化钛(TiO2)是一种典型的宽带隙半导体氧化物，与其他半导体光催化材料相比较，因其具有化学稳定性高、催化活性高、无毒、成本低廉以及优异的光电效应等特点，在锂离子电池、染料敏化电池、光催化和传感器等诸多领域受到了极大的关注。但在实际应用中，由于TiO2的禁带宽度(Eg=3.2 eV)，导致其只能对紫外光有响应，而紫外光仅占太阳光总能量的5％左右，极大程度上限制了TiO2在光催化领域的应用。为此，开发新型的光催化剂使其在紫外光和可见光都具备良好的光催化性能具有重大意义。近来，暴露(001)晶面的锐钛矿型TiO2(T-001)单晶纳米片引起了大量研究者的关注。理论和实验研究均表明，表面能更高的(001)晶面比热力学更加稳定的(101)晶面在反应物分子的解离吸附方面有着更高的效率和催化活性。本论文主要围绕T-001的合成、表面修饰（复合MoS2、贵金属Ag纳米粒子沉积和非金属N掺杂）、表征和可见光催化性能研究，探寻其可能的光催化机理，主要研究内容如下: (1)以钼酸钠(Na2MoO4.2H2O)和硫代乙酰胺(C2H5NS)为原料，T-001纳米片为模板，采用原位水热法制备出了MoS2/暴露(001)面的TiO2二维层状材料(MT-001)。分别讨论了复合不同质量分数的MoS2对MT-001材料在可见光(λ＞420 nm)下的光催化性能的影响。实验结果表明:随着MoS2在材料中的含量从1％增至7％时，材料在可见光照30min对目标降解物亚甲基蓝(MB)的降解效率在60.10％和83.26％之间，当MoS2含量达到5％时，其对MB的降解效率达到最高为83.26％，为同等条件下纯T-001纳米片的1.44倍，通过相应的活性物种捕获实验提出了超氧自由基为主导的光催化机制。 (2)以硝酸银(AgNO3)为原料，MT-001复合材料为模板采用光化学还原法制备出了Ag纳米颗粒修饰MoS2/暴露(001)面的TiO2二维层状材料(Ag-MT-001)。通过控制氙灯光源的光照处理时间为1.0h，制备出了Ag-MT-001样品。实验结果表明:经纳米Ag修饰后，所有样品对可见光的响应增强，光生载流子有效分离，可见光催化活性有大幅度的提高，并且所制备的Ag-MT-001样品在可见光照射30min内对MB的降解效率达到最大值约为89.72％，为同等条件下纯T-001纳米片的1.55倍，通过相应的活性物种捕获实验提出了超氧自由基为主导的光催化机制。 (3)以尿素(CO(NH2)2)、钼酸钠(Na2MoO4.2H2O)和硫代乙酰胺(C2H5NS)为原料，T-001纳米片为模板结合固相法和水热法制备出了MoS2/暴露(001)晶面的N-TiO2二维层状材料(MNT-001)。在可见光作用下，MNT-001材料比纯T-001纳米片和商业生产的P25在光催化降解MB方面具有更好的催化活性。实验结果表明:所制备的MNT-001复合光催化剂的催化活性增强的原因是由暴露高活性(001)晶面，N元素掺杂以及与二维材料MoS2的复合等协同效应导致，而且在复合材料在光照30min对MB的降解效率达到91.26％，为同等条件下纯T-001纳米片的1.58倍，通过相应的活性物种捕获实验提出了超氧自由基为主导的光催化机制。