石墨烯由于具有优异的电学性质,以及良好的导电性和化学稳定性,而被认为是比碳纳米管更好的传递电子或空穴的多功能材料[1,2]。近年来。利用石墨烯独特的电学性质对一些材料进行修饰以及制备性能更好的复合新材料是当前的研究热点。本文制备了一系列石墨烯-TiO2复合材料,并将其成功应用于光催化降解有机污染物、光还原CO2等领域。比如,采用低温真空活化法成功制备硼掺杂石墨烯纳米带结构,其可控的能带结构以及硼元素的掺杂改性,使其同时具有导体和半导体的性质,制备的硼掺杂石墨烯纳米带具有可见光催化降解染料的性能(图1a)[3]。采用超声混合的方法制备了高分散TiO2纳米颗粒复合硼掺杂石墨烯纳米片催化剂,并成功应用于光还原CO2(图1b)。此外,对TiO2进行微观调控,采用真空活化法制备具有(100)面的TiO2纳米棒-石墨烯复合光催化剂。除了制备二维石墨烯-TiO2复合材料,我们还采用简单的一步水热法结合葡萄糖作为添加剂,实现了TiO2纳米单晶在三维石墨烯表面的原位生长以及高分散负载(图1c)。制备的复合三维石墨烯气溶胶具有大孔-介孔多级孔道结构,有利于电子的传输和锂离子的穿插与储存,其在光催化领域和锂离子电池领域表现出较大的应用前景[4]。