随着科技的进步社会的发展,环境问题和能源短缺问题日益突出。光催化技术因高效、无毒、低成本、可循环使用等优点,有着广阔的前景。作为当前最有应用潜力的光催化剂之一,二氧化钛（TiO₂）半导体存在两大限制其光催化性能的因素:宽带隙导致光响应范围有限、光致电荷复合速率过快。为了克服这些限制,本论文采用构建异质结的方法,得到了光催化性能更为优异的复合光催化剂。具体研究内容如下:（1）采用水热法制备了TiO₂分级纳米球,通过湿化学法制备了BiVO₄/TiO₂纳米复合材料。采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、紫外可见漫反射光谱和X射线光电子能谱对BiVO₄/TiO₂纳米复合材料进行了表征。结果表明,所制得的TiO₂是锐钛矿与板钛矿混合晶相自组装的分级纳米球状形貌。引入的单斜BiVO₄组分并没有改变TiO₂的分级结构,并将光响应范围扩展到510nm左右。得到的BiVO₄/TiO₂异质纳米复合材料具有II型异质结的能带结构,在可见光辐照下对亚甲基蓝表现出良好的降解效果,尤其是Ti/Bi=10复合光催化剂,其降解速率是纯BiVO₄的两倍。本文还讨论了BiVO₄/TiO₂纳米复合材料的光催化增强机理。（2）采用热聚合制备的石墨相氮化碳和MXene相Ti₃C₂为前驱体,通过易操作的凝胶燃烧法一步合成了多孔的C-TiO₂/g-C₃N₄异质结构。采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、紫外可见漫反射光谱和X射线光电子能谱对C-TiO₂/g-C₃N₄复合材料进行了表征。结果表明,所制得的C-TiO₂/g-C₃N₄复合材料为多孔状复合材料,通过XPS证明了C-TiO₂和g-C₃N₄间形成了异质结结构,改善了光致电荷的分离。通过ESR测试,发现在光照条件下C-TiO₂/g-C₃N₄复合材料比本体所产生的超氧自由基的数量要明显增多,并研究了光催化的增强机理,结果显示,反应过程中超氧自由基（·O₂^-）数量的增多,提升了C-TiO₂/g-C₃N₄对多种有机污染物（2,4-二氯苯酚、环丙沙星、甲基橙、罗丹明B）的光催化降解性能,其中TCN-5%的催化性能最好,分别是C-TiO₂和g-C₃N₄的6.14倍和1.71倍。（3）使用熔盐法制备了Bi₄NbO₈Cl,经NaBH₄还原Bi₄NbO₈Cl制备了Bi/Bi₄NbO₈Cl复合材料,以期望作为TiO₂的潜在改性组分。异质结的形成,促进了Bi₄NbO₈Cl半导体中的光致电荷分离,为有机物分解提供更多的活性物质,可广泛应用于水体净化。此外,实验过程中氧空位（OVs）数量增加,OVs通过协助氧活化产生超氧自由基（·O₂^-）,从而促进光诱导电子的消耗,使Bi₄NbO₈Cl的价带留下更多的空穴,从而对罗丹明B的降解速率明显优于Bi₄NbO₈Cl。具有最优组分的Bi/Bi₄NbO₈Cl比未修饰Bi₄NbO₈Cl的降解性能提升了一倍。通过Bi与OVs的协同作用,Bi/Bi₄NbO₈Cl对甲基橙、对硝基苯酚、环丙沙星、2,4-二氯苯酚多种有机水污染物的光催化性能也得到了提高。