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TiO2广泛应用于催化、消毒、杀菌等方面，是一种杰出的宽带隙半导体材料。然而，由于TiO2自身的一些特性而导致其实际应用受到制约，针对TiO2在光催化应用中存在的光生电子-空穴复合迅速、比表面积小、可见光下光催化效率低等不足，本文通过还原氧化石墨烯(RGO)改性TiO2和调控TiO2自身晶面来提高光催化性能。具体研究如下：
(1)根据Hummers法得到氧化石墨(GO)，再采用一步水热法得到RGO/TiO2复合光催化剂。最佳反应条件为：GO初始添加量为3%，反应温度T=180℃，反应时间t=9h。通过XRD、UV-vis DRS、FT-IR、BET和SEM等测试方法对样品进行表征与分析，结果表明，在水热制备条件下，GO被还原的同时，TiO2能够以锐钛矿型、小球状在RGO表面生长，测得的禁带宽度为3.02eV，比表面积为101m2/g，平均孔径为6.61nm。在高压汞灯(125W，主波长为365nm)的照射下，120min，RGO/TiO2样品对亚甲基蓝(MB，15mg/L)溶液降解率达97.8%，重复使用5次之后，降解率维持在95.8%，说明RGO/TiO2复合光催化剂具备优越的光催化活性和循环使用稳定性。
(2)以HAc、NH4F和Ti(OBu)4为原料，通过溶剂热法合成了一系列具有暴露晶面{001}TiO2光催化剂。最佳反应条件为：反应温度T=200℃，反应时间t=24h。当F:Ti的摩尔比为1∶1(Rf=1)时，得到的样品为具有暴露晶面{001}TiO2介晶({001}TiO2-1)，属锐钛矿型，形貌为不规则球型，粒径大小在100-200nm之间，测得禁带宽度为3.21eV，比表面积为88.6m2/g，平均孔径为11.1nm。在高压汞灯的照射下，经过60min后，对亚甲基蓝(MB，10mg/L)溶液、罗丹明B(RhB，10mg/L)溶液、诺氟沙星(Nor，20mg/L)溶液和四环素(Tc，20mg/L)溶液的降解率分别达到97.7%、94.7%、90.9%和90.3%；当Rf=4时，得到的样品为具有暴露晶面{001}TiO2单晶({001}TiO2-4)，属锐钛矿型，形貌为均匀的扁平状，能够清晰地看到{001}晶面，长约1μm，禁带宽度为3.19eV，比表面积为47.2m2/g，平均孔径为12.2nm，但与{001}TiO2-1相比，在同等光催化条件下，其光催化性能略差，光照60min后，对染料及抗生素溶液的降解率仅达50%左右。
(3)针对{001}TiO2-4光催化剂形貌好，但光催化活性低的缺陷，以抗坏血酸为还原剂，采用回流法将GO还原为RGO，对所制备的{001}TiO2-4进行复合改性，得到RGO/{001}TiO2复合光催化剂。实验结果表明，该复合光催化剂为纯锐钛矿型，禁带宽度为2.92eV，比表面积为189m2/g，平均孔径为5.25nm。与未改性的{001}TiO2-4相比，禁带宽度减小了0.27eV，比表面积增大4倍，平均孔径减小2.3倍。在氙灯(150W)的照射下，120min后对20mg/L MB溶液降解率达92.7%，降解反应服从一级反应动力学，测得降解速率常数ka=0.0164，约为纯{001}TiO2-4的3.2倍。在同等光催化条件下，样品对Nor溶液和Tc溶液的降解率分别达到88.9%和88.7%，同时，该复合光催化剂具有高的稳定性，在重复5次降解之后，样品对MB溶液和Tc溶液的降解率达到89.1%和87.2%。最后通过活性基团捕获实验对比分析，发现在光催化降解过程中光生电子和空穴起主导作用。
(1)根据Hummers法得到氧化石墨(GO)，再采用一步水热法得到RGO/TiO2复合光催化剂。最佳反应条件为：GO初始添加量为3%，反应温度T=180℃，反应时间t=9h。通过XRD、UV-vis DRS、FT-IR、BET和SEM等测试方法对样品进行表征与分析，结果表明，在水热制备条件下，GO被还原的同时，TiO2能够以锐钛矿型、小球状在RGO表面生长，测得的禁带宽度为3.02eV，比表面积为101m2/g，平均孔径为6.61nm。在高压汞灯(125W，主波长为365nm)的照射下，120min，RGO/TiO2样品对亚甲基蓝(MB，15mg/L)溶液降解率达97.8%，重复使用5次之后，降解率维持在95.8%，说明RGO/TiO2复合光催化剂具备优越的光催化活性和循环使用稳定性。
(2)以HAc、NH4F和Ti(OBu)4为原料，通过溶剂热法合成了一系列具有暴露晶面{001}TiO2光催化剂。最佳反应条件为：反应温度T=200℃，反应时间t=24h。当F:Ti的摩尔比为1∶1(Rf=1)时，得到的样品为具有暴露晶面{001}TiO2介晶({001}TiO2-1)，属锐钛矿型，形貌为不规则球型，粒径大小在100-200nm之间，测得禁带宽度为3.21eV，比表面积为88.6m2/g，平均孔径为11.1nm。在高压汞灯的照射下，经过60min后，对亚甲基蓝(MB，10mg/L)溶液、罗丹明B(RhB，10mg/L)溶液、诺氟沙星(Nor，20mg/L)溶液和四环素(Tc，20mg/L)溶液的降解率分别达到97.7%、94.7%、90.9%和90.3%；当Rf=4时，得到的样品为具有暴露晶面{001}TiO2单晶({001}TiO2-4)，属锐钛矿型，形貌为均匀的扁平状，能够清晰地看到{001}晶面，长约1μm，禁带宽度为3.19eV，比表面积为47.2m2/g，平均孔径为12.2nm，但与{001}TiO2-1相比，在同等光催化条件下，其光催化性能略差，光照60min后，对染料及抗生素溶液的降解率仅达50%左右。
(3)针对{001}TiO2-4光催化剂形貌好，但光催化活性低的缺陷，以抗坏血酸为还原剂，采用回流法将GO还原为RGO，对所制备的{001}TiO2-4进行复合改性，得到RGO/{001}TiO2复合光催化剂。实验结果表明，该复合光催化剂为纯锐钛矿型，禁带宽度为2.92eV，比表面积为189m2/g，平均孔径为5.25nm。与未改性的{001}TiO2-4相比，禁带宽度减小了0.27eV，比表面积增大4倍，平均孔径减小2.3倍。在氙灯(150W)的照射下，120min后对20mg/L MB溶液降解率达92.7%，降解反应服从一级反应动力学，测得降解速率常数ka=0.0164，约为纯{001}TiO2-4的3.2倍。在同等光催化条件下，样品对Nor溶液和Tc溶液的降解率分别达到88.9%和88.7%，同时，该复合光催化剂具有高的稳定性，在重复5次降解之后，样品对MB溶液和Tc溶液的降解率达到89.1%和87.2%。最后通过活性基团捕获实验对比分析，发现在光催化降解过程中光生电子和空穴起主导作用。