在诸多的光催化材料之中,二氧化钛（TiO₂）无疑是应用最广泛、相关研究也最多的半导体材料之一。因为它具有价格低廉,绿色环保等很多优点。但是由于TiO₂属于宽带隙半导体,只有在紫外光下才具有明显的光催化效应,大大降低了其应用范围。因此,在光催化领域,如何提高TiO₂的光催化效果显得尤为重要,是亟待解决的关键问题。目前,对TiO₂进行改性的方法主要有贵金属沉积、半导体复合和元素掺杂等几种常用的方法。本文首先采用光还原沉积的方法制备了Au@TiO₂复合光催化剂,并在模拟太阳光下,以十二烷为模拟石油污染物,利用该催化剂实现了对污染物的有效光催化降解。同时考察了光照时间、Au负载量、pH值等因素对光催化降解效率的影响,进一步优化了反应条件。通过气质联用仪（GC-MS）对降解后的反应液进行了产物分析,并提出了可能的反应机理,对反应过程进行了讨论分析。其次,通过一种两步溶剂热路线制备了TiO₂/TiOF₂异质结光催化剂,实验结果表明,无论是在光催化降解有机染料还是在光解水制氢方面,相比于单独的TiO₂或者TiOF₂,TiO₂/TiOF₂这种异质结构都具有更高的光催化活性。通过比表面积、光电流、光致发光光谱等测试分析了TiO₂/TiOF₂异质结光催化性能提高的原因,研究发现,TiO₂/TiOF₂优越的光催化活性可能归因于TiO₂和TiOF₂之间存在的协同效应,抑制了光生电子和空穴的复合。在TiO₂/TiOF₂异质结光催化剂的基础上,进行了Pd纳米颗粒的负载,进一步提高了催化剂的光催化性能。根据实验结果的讨论和分析,提出了可能的反应机理。最后,通过一种简单的水热路线,将层状MoS₂与Ti O₂纳米片结合起来,制备出了MoS₂/TiO₂复合光催化剂。实验结果表明,在光解水制氢方面,相比于单独的TiO₂,这种复合光催化剂的光催化活性有了明显提升。为了考察过渡金属掺杂对MoS₂/TiO₂复合光催化剂光催化性能的影响,在制备催化剂时加入了醋酸钴或醋酸镍,分别得到了Co和Ni掺杂的MoS₂/TiO₂复合光催化剂。实验结果表明,在光解水制氢方面,相比于未掺杂的MoS₂/TiO₂,这种掺杂之后的光催化剂的光催化活性有了明显提升。最后,在实验和理论基础上,提出了可能的反应机理,对掺杂后性能提高的原因进行了分析。