为了解决21世纪的两大世界性难题——能源危机与环境恶化,光催化技术作为绿色、可持续的应对手段之一,受到海内外专家学者的广泛关注。它利用光催化剂作为媒介,将太阳能转化为电能或化学能以实现清洁能源的生产与环境的净化。作为最受青睐的半导体光催化剂之一,二氧化钛（TiO₂）以其优异的性能已得到初步的工业化生产与应用。但无论是在太阳光的波长吸收范围上,还是在太阳能的转化效率上,TiO₂都存在不足,其光催化性能有待进一步的提高。本论文基于TiO₂的光催化机理与影响因素,将TiO₂与多孔载体复合,实现TiO₂粒子的纳米化,同时解决纳米粒子易团聚、难分离的问题,协同载体的吸附作用以提高光催化性能与净化能力;将TiO₂纳米粒子与另一种半导体催化剂复合形成异质结,通过抑制TiO₂光生载流子快速的复合来提升催化活性。主要包括以下内容:（1）以水热法合成的介孔二氧化硅（SBA-15）为载体,通过多步浸渍法在其上负载TiO₂纳米粒子,成功制得了一组TiO₂/SBA-15纳米复合材料。结果表明,锐钛矿型TiO₂纳米粒子主要分布在SBA-15的二维六方介孔孔道中,且介孔限制了TiO₂晶粒的长大。TiO₂/SBA-15纳米复合材料的比表面积、总孔容以及平均孔径也随着负载次数的增加依次减小。相比去除SBA-15后的纯TiO₂（4-TiO₂）,TiO₂/SBA-15纳米复合材料仍然具有较大的比表面积（约3⁴倍）。因此TiO₂/SBA-15纳米复合材料具有优异的吸附性能,使得TiO₂/SBA-15的光催化性能明显优于4-TiO₂。三步浸渍制得的TiO₂/SBA-15纳米复合材料对亚甲基蓝（MB）溶液具有最佳的光催化活性。（2）以商用活性炭（AC）为载体,通过多步浸渍法在其上负载TiO₂纳米粒子,成功合成了一组TiO₂/AC纳米复合材料。结果表明,粒径均匀的锐钛矿型TiO₂纳米粒子分布于AC的表面。随着浸渍次数的增加,AC更多的孔道被填充、表面被负载,故TiO₂/AC纳米复合材料的比表面积、总孔容以及平均孔径逐渐减小。烧去AC的TiO₂纳米粒子仍是锐钛矿相,且平均晶粒尺寸未发生明显增大,远小于未添加AC制得的纯TiO₂（0-TiO₂）。0-TiO₂包含锐钛矿与金红石两种晶相,且颗粒间严重板结,使得比表面积小于烧去AC的TiO₂,远小于TiO₂/AC纳米复合材料。TiO₂/AC纳米复合材料对MB溶液表现出优异的去除作用。通过烧去AC的TiO₂纳米粒子与0-TiO₂的光催化测试,表明TiO₂/AC上的TiO₂纳米粒子具有远高于0-TiO₂的光催化活性。（3）以（2）中烧去AC的TiO₂纳米粒子为载体,通过浸渍法在其上负载Bi₂O₃纳米粒子,成功制得一组不同Bi₂O₃含量的Bi₂O₃/TiO₂纳米复合材料。结果表明,颗粒极小的Bi₂O₃纳米粒子高度分散的固载在粒径约为8.5 nm左右的锐钛矿型TiO₂纳米粒子上。在复合材料的合成过程中,锐钛矿相的TiO₂未发生明显的相转变,粒径也未发生明显增加。Bi₂O₃/TiO₂纳米复合材料的粒子间发生了一定程度的团聚,使得它们的比表面积、孔容等结构参数随着Bi₂O₃含量的增加依次减小。经过对MB溶液的光催化降解测试,Bi₂O₃/TiO₂纳米复合材料对MB的吸附性能均小于TiO₂。但是由于复合物中异质结的存在,能有效的实现光生电子-空穴的分离,所以展现出优于纯TiO₂的光催化活性。在合成的4种复合物中,初始原子比Bi/Ti为3.0%的Bi₂O₃/TiO₂纳米复合材料具有最佳的光催化活性。