近年来,ZnO基催化材料在环境保护、污水治理、光解水产氢和太阳能电池等领域均有重要的应用。石墨烯具有高的比表面积和优异的光电性能,被视为一种理想的催化剂载体,用其作为载体能改善ZnO基纳米催化剂的分散性能、吸附性能和催化活性。然而,在合成过程中,石墨烯存在自身容易团聚和与其它物质相容性差等问题,使其优异的物理化学性质无法充分发挥,导致复合材料的催化活性能不够理想。此外,石墨烯本身不具光催化活性,在复合催化剂中仅起到载体的作用。因此,如何提高石墨烯的增强效果,已备受科技工作者的关注。氧化石墨烯(GO)表面存在丰富的含氧官能团,相较于比石墨烯而言,具有更好的化学活性和相容性,但其结构存在较多的缺陷,导致其导电性降低。为了提高GO的分散和导电性能,赋予其更优的载体增性效果,利用二维层状过渡金属硫化物(WS2、MoS2)的特殊结构,与氧化石墨烯组成三维片层结构能有效抑制GO的团聚和卷曲,增大复合材料的比表面积和吸附性能。此外,层状过渡金属硫化物拥有优异的光学和电化学性能,能与GO之间形成有效的“协同作用”,显著增强复合材料的催化活性,因而成为纳米催化材料的一个研究热点。为了实现这一目标,本文在表面改性和修饰的基础上,通过静电作用将GO与过渡金属硫化物(WS2、MoS2)形成紧密结合,产生具有很好“协同效应”的复合载体,然后通过共沉淀法成功制备了三维GO/WS2/Mg-ZnO(GWMZ)和 GO/MoS2/Mg-ZnO(GMoMZ)复合催化材料,分析了复合材料的结构和形貌,并探讨了复合催化材料的合成机制和光催化增强机制。本文使用简单、快速的方法合成氧化石墨烯/二维层状过渡金属硫化物复合载体,并用其增强Mg-ZnO纳米颗粒的光催化性能和抗菌性能,获得了具有可见光响应,高催化活性的新型复合光催化材料。本论文具有重要的理论指导意义和实际应用价值,也将为三维石墨烯复合纳米结构的设计和制备提供一条简单、有效的方法。本论文的主要研究结果如下:(1)以自制氧化石墨烯溶液、WS2纳米片溶液、醋酸锌、醋酸镁、草酸为原料,去离子水为溶剂,利用共沉淀法和后续热处理合成三维GWMZ复合材料,并使用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、比表面仪(BET)、差热-热重分析仪(TG-DTA)、拉曼光谱(Raman)、荧光光谱(PL)、紫外光谱(UV-vis)、光电子能谱(XPS)、电子顺磁共振波谱(ESR)等研究制备工艺、各组分的比例对三维GWMZ复合材料结构和形貌的影响,系统研究了复合材料的光催化活性、耐久性、抗菌活性和电化学行为,讨论了光催化性能增强机制。结果表明:通过静电作用获得了氧化石墨稀/WS2纳米片三维结构,并在三维结构上组装Mg掺杂ZnO纳米颗粒。引入WS2纳米片能有效提高GO/Mg-ZnO纳米材料的比表面积,产生较多的结构缺陷,增强可见光的吸收;同时,由于二者之间形成有效“协同效应”,提高了复合材料的电导率和比电容,获得具有光催化效率高、抗菌能力强、高稳定性的GWMZ复合材料。WS2与GO的质量比为20.8%,WS2/GO三维载体与Mg掺杂ZnO纳米颗粒的质量比为6.9‰,经500℃热处理的GWMZ复合材料具有最佳的光催化活性,在紫外光照射下,15 min罗丹明B的降解率高达99%,在可见光照射下照射90 min,溶液中的罗丹明B降解了 90%。(2)通过静电相互作用组装了石墨烯/MoS2三维结构,并采用共沉淀法和热处理制备了三维GMoMZ复合材料,详细分析了 MoS2与GO的质量比对复合材料的结构、形貌和光学性能的影响,以及研究了复合材料的光催化和电化学性能。结果表明:由于氧化石墨烯和MoS2纳米片之间形成复合载体并产生协同作用,增加了 Mg-ZnO复合材料的比表面积和可见光的利用率,显著提高了复合材料的光催化活性。在模拟太阳光下,100 min内GMoMZ复合材料能降解溶液中98%的罗丹明B,其效率是GO/Mg-ZnO(GMZ)复合材料的2倍。此外,MoS2纳米片的引入降低GMZ复合材料的电阻,提高其比电容和储存光生电子的能力。