纳米TiO₂半导体材料具有无毒、环境友好性、高化学稳定性、高热稳定性及价格低廉等优势,使其在光催化降解有机污染物、锂离子电池、光分解水制氢、染料敏化太阳能电池以及钙钛矿太阳能电池等领域受到广泛的关注。但是TiO₂自身的缺点也极大地限制了其应用,如:宽的禁带宽度(锐钛矿型,3.2 eV)致使TiO₂只能吸收只占太阳能光谱能量5%的紫外光,而在可见光区几乎没有吸收,导致材料对太阳光的利用率低下;以光生电子-空穴对易复合的特点减少了有效光生电子,空穴的数目,进一步导致材料的量子效率低下。因此,改性TiO₂以提高材料性能很有必要。在以往的研究中,研究者主要从晶型调控、离子掺杂、半导体复合、染料敏化、形貌调控以及贵金属负载等方法改性Ti O₂,并取得了不错的效果。本文将结合形貌调控、材料复合以及贵金属负载等方法改性TiO₂,提高其对可见光的吸收及抑制光生电子-空穴对的复合。文章中,以钛酸正四丁酯(TBT)、四氯化钛(TiCl4)为钛源,以氧化石墨烯(GO)和硝酸银为原料,结合溶剂热法和水热法,制备出三维海胆型Ti O₂/还原石墨烯(UTG)复合物和三维海胆型TiO₂/还原石墨烯/Ag(UTG-Ag)复合物,并对材料的形貌、晶型结构、成份、光学性能以及光催化降解能力进行了研究分析。主要结果如下:(1)以TBT和TiCl4为钛源,通过溶剂热法制备出由一维纳米棒组装成的三维海胆型TiO₂(UT)纳米材料,再以此材料及GO为原料,采用水热法制备出含有还原石墨烯(RGO)不同质量分数的UTG复合物(0 wt.%,2.5 wt.%,5 wt.%,7.5 wt.%,10 wt.%)。探究了不同水热反应温度及时间对UTG复合物形貌的影响,SEM分析表明过高的水热反应温度及过久的反应时间会破坏UTG微球海胆型的形貌,在150℃、6小时的水热反应条件下,制备的UTG复合物拥有良好的海胆型形貌;XRD、TEM分析表明UTG复合物中的TiO₂为金红石结构;红外光谱、拉曼光谱及XPS分析表明GO在水热反应后被还原为RGO;红外光谱及XPS表明RGO与UT之间形成了Ti-O-C键,UT与RGO通过Ti-O-C键复合在一起;紫外-可见光漫反射光谱表明,UTG复合物的光吸收边缘红移到430 nm左右且在可见光区有很强的光吸收;对RhB的光催化降解实验表明,与RGO复合能极大地提高UT的光催化降解能力,其中RGO质量分数为5%时,性能最优,其在3小时暗处理及3小时光照射后,对罗丹明B的降解率达到98.7%。(2)以制备好的适量UT粉末、GO及AgNO3为前驱物,通过水热法制备出含有纳米Ag不同摩尔分数的UTG-Ag复合物(Ag/Ti原子摩尔比为0%,3%,5%,7%,9%)。SEM和TEM分析表明,在150℃、6小时的水热反应条件下制备的UTG-Ag具有完整的三维海胆型形貌。XRD和TEM表明UTG-Ag复合物中的TiO₂为金红石型,红外光谱、拉曼光谱及XPS分析表明GO在水热反应后被还原为RGO,RGO与UT之间形成了Ti-O-C键,UTG-Ag复合物中RGO与UT通过Ti-O-C键复合在一起,TEM显著表明Ag纳米颗粒负载在微球表面,且EDS能谱图和XPS证实了Ag单质的存在。紫外-可见光漫反射光谱表明UTG-Ag复合物具有比UTG更好的对光吸收,且由于表面纳米Ag的等离子共振效应,在可见光区有很强的吸收峰。光催化降解RhB实验表明UTG-Ag的光催化降解能力比UTG更好,在3小时暗处理和90分钟的光照射后,样品对罗丹明B的降解率达到98.45%。