绿色化学为人类可持续发展助力,其中光催化作为绿色化学研究领域的重要部分在解决能源紧缺和治理环境污染等方面都显现出很大的潜力。近年来,光解水制氢提供新型能源和光降解有机物治理环境污染成为光催化材料研究的两大核心内容,但由于大多数光催化材料生产还未实现工业化,且其光催化效率偏低导致无法高效利用太阳光而使得这类研究大部分还处于实验室或理论研究阶段。二氧化钛作为唯一实现工业化大规模生产的光催化材料只对太阳光中不足5%的紫外光有响应而阻碍了其研究范围的扩展。针对这一现实问题,本文以TiO₂为基础,通过与SiO₂、氧化石墨烯、g-C₃N₄、Ag₃PO₄等材料复合制备出一系列具有可见光响应的二氧化钛基光催化材料,利用XRD、SEM、TEM、Raman、BET、TGA、UV-vis等对材料的结构和性能进行表征,并通过降解有机染料（甲基橙、罗丹明B）对其可见光降解效果及其机理进行探讨。第一,利用介孔SiO₂具有比表面积高、孔道规整有序、孔径连续可调等优点,通过溶胶-凝胶法制备出TiO₂/SiO₂二元复合材料。研究结果表明,与纯TiO₂相比,TiO₂与介孔SiO₂复合之后形成的TiO₂/SiO₂二元复合材料在紫外或可见光照射下对甲基橙溶液的降解效率都有大幅度提高。当Ti/Si比为1/20时,制备出的TiO₂/SiO₂复合材料经20 min紫外光照射后,甲基橙溶液的降解率由24%增加到99%,而经55 min可见光照射后,甲基橙溶液的降解率由2%增加到40%。因此,TiO₂负载于高比表面积介孔SiO₂实现了TiO₂的良好分散,扩展了其在光响应区域的“红移”,从而提高材料光催化效果。第二,利用石墨烯优良的导电性,分别以两种不同钛源为出发点,通过水热法制备出一系列TiO₂/RGO复合材料,并通过讨论RGO负载量、水热温度、水热时间等因素研究TiO₂/RGO复合材料的微观结构及其在可见光区域的光催化降解性能。研究结果表明,以TBOT为钛源,制备出的TiO₂/RGO复合物具有比纯TiO₂更优的光催化活性,不仅表现在紫外光区光响应的提高,还实现了其在可见光区的光吸收。主要原因可能是与RGO复合降低了纯TiO₂的团聚性,增加了样品的比表面积,最重要的是RGO良好的导电性加速光生电子的转移,抑制光生电子-空穴对的复合,从而提高光催化降解甲基橙溶液的效率。此外,以Ti（SO₄）₂为钛源,200℃水热24h生成的TiO₂/RGO复合材料实现了在可见光照射3 min降解率达99.9%的优良光催化效果,证明水热温度的升高和水热时间的增加,对样品的光催化效果具有促进作用。第三,利用Ag₃PO₄和g-C₃N₄的可见光响应特性,以煅烧法制备g-C₃N₄/TiO₂二元复合体系,再利用沉淀法将Ag₃PO₄沉积在g-C₃N₄/TiO₂表面而制备出Ag₃PO₄/g-C₃N₄/TiO₂三元复合材料。为了探讨三元复合材料中最佳组分比、可见光降解效果及其反应机理,本节从纯TiO₂、Ag₃PO₄、g-C₃N₄着手,继而探讨二元g-C₃N₄/TiO₂、Ag₃PO₄/g-C₃N₄、Ag₃PO₄/TiO₂样品形貌及光催化降解效果。研究表明,与一元和二元材料相比,当m_三聚氰胺:m_TiO2为1:1、m_Ag3PO4:m_g-C3N4/TiO2为50:1时,制备出的Ag₃PO₄/g-C₃N₄/TiO₂三元复合材料在可见光照射10 min后降解4 mg/L罗丹明B溶液效率可达99.5%,可见光效果最优化。在此三元体系中,各组分较匹配的禁带宽度有利于延长体系中光生电子-空穴对的复合,扩展光吸收向可见光区移动,从而提升材料的光催化性能。