伴随着全球工业化的飞速发展,对能源和材料的需求也在愈发增长,同时全球范围内的环境问题也在每况愈下。光催化作为一种高效的环保技术,在环境污染尤其是水处理领域拥有广阔的应用前景。而纳米TiO₂以其突出的光催化性能、稳定的化学性能、无毒害、重复利用率高等优点在一众半导体光催化剂中脱颖而出,被广泛使用。纳米TiO₂光催化剂的高光催化性能只限于紫外光,其光响应范围窄,在其表面的光生电子和空穴更加容易复合,从而导致其对太阳能的转化率较低,这些缺陷是制约纳米TiO₂光催化活性进一步提高的重要原因。本论文主要研究内容和结论如下:（1）通过溶剂热法制备出纳米TiO₂,以亚甲基蓝为模拟废液,通过探究不同制备条件对其光催化性能的影响来优化制备工艺,利用X射线衍射分析、扫描电镜分析、透射电镜分析、比表面积及孔径分析等表征手段对所得样品进行结构和形貌研究。研究结果表明,当溶剂热温度为160℃,反应时间为6h,煅烧温度为450℃,煅烧时间为4h时,所得到的样品为纳米晶堆聚而成的微米球,颗粒尺寸较小,分散性相对良好,且其光催化性能最好,紫外光下2h的降解率达到99.50%。（2）通过溶胶凝胶法制得碳气凝胶,利用X射线衍射分析、扫描电镜分析、透射电镜分析、比表面积及孔径分析、红外光谱分析等表征手段来研究所得碳气凝胶的微观结构。结果表明,R/C值（催化剂含量）的大小直接影响碳气凝胶颗粒大小。随着R/C值的增大,碳气凝胶的颗粒增大,平均孔容和孔径增大,石墨化程度降低。当R/C=800时,碳气凝胶的比表面积最大。并在碳气凝胶负载TiO₂研究中做了初步探索,得到了负载试验的基本条件,并对制备的系列复合材料进行了XRD表征,结果表明在一定的摩尔比条件下,得到的复合材料可以同时观察到TiO₂和碳气凝胶的特征峰,当nTiO₂:nCA=2:1时几乎观察不到碳气凝胶的峰,可能的原因是过量的TiO₂将碳气凝胶包覆。