半导体光生电荷分离是光催化过程中的关键步骤之一,其效率极大地影响了最终光催化性能.将TiO_2纳米片与石墨烯复合,能够促进TiO_2中光生电子和空穴的分离,从而提高其光催化活性.为了研究光生电荷的分离对TiO_2/石墨烯复合材料光催化性能的影响,通过调控TiO_2纳米片的尺寸来调节TiO_2/石墨烯复合材料中光生电荷分离的能力,然后研究其对TiO_2/石墨烯复合材料光催化性能的影响.合成了一系列不同厚度的TiO_2纳米片,将其与石墨烯复合,并通过光沉积负载Pt纳米颗粒作为助催化剂,用于光催化产氢.实验结果显示,随着TiO_2纳米片厚度减小,其与石墨烯形成的复合结构的光催化性能显著提高.这主要是由于TiO_2纳米片厚度减小时,光生电子沿厚度方向穿过TiO_2纳米片迁移到石墨烯的距离缩短,从而减少了光生电子在迁移过程中与空穴的复合;同时TiO_2纳米片厚度减小使其比表面积增大,使得TiO_2/石墨烯界面面积增大,从而使石墨烯更好地分离出TiO_2中的光生电子,有更多的光生电子到达石墨烯参与催化反应,提高TiO_2/石墨烯复合材料的光催化性能.此研究表明通过控制TiO_2纳米片的尺寸来调控TiO_2/石墨烯复合材料中光生电子和空穴的分离,是显著提高其光催化性能的有效途径.