纳米TiO₂由于具有无毒、高化学稳定性和光催化性能高等优点,在降解有机污染物方面具有广阔应用前景。但尽管如此,TiO₂在污水处理中仍存在易团聚、难以回收及太阳光利用率低等缺点,这极大限制了其光催化活性。粘土矿物具有较大的比表面积和较强的吸附能力,而氧化石墨烯（GO）具有较高的电荷载流子迁移率。因此,制备粘土/TiO₂/GO复合材料能有效地提高TiO₂的光催化性能。本工作采用溶胶-凝胶法制备了高岭土/TiO₂/GO、蒙脱土/TiO₂/GO和坡缕石/TiO₂/GQDs三种复合材料。通过设计石墨烯添加工艺和调整石墨烯添加量,对各粘土基光催化剂微结构进行调控,比较三种复合物的MO光催化降解性能。探讨了材料的结构、粘土表面羟基和氧化石墨烯在光降解中发挥的作用,得出了相应的提升机制。具体如下:（1）以高岭土为载体,合成了具支撑结构、GO含量不同的系列高岭土/TiO₂/GO复合材料（KTG）。与高岭土-TiO₂（KT）复合材料相比,该复合材料在模拟太阳光照射下降解甲基橙（MO）显示出更高的光催化性能,且KTG的光催化性能随GO含量的增加而提高（1?4%）,KTG4的光催化性能最好。通过参考实验设计和计算机模拟,发现KTG的光催化性能提升可归结为:I,增强的光吸收;II,GO与TiO₂之间形成的肖特基结;III,GO上TiO₂含量增加,支撑结构中反应性物种的进出交换方便;IV,高岭土羟基表面对溶解氧和MO^-的吸附作用得到改善。（2）以蒙脱土为载体,合成具柱撑结构的蒙脱土/TiO₂/GO复合材料（MTG）。与蒙脱土-TiO₂（MT）复合材料相比,GO的加入使得光催化速率常数提升1.50?2.50倍。各种分析结果表明MTG的光催化性能提升可归结为:I,光吸收的增加;II,GO与TiO₂之间形成的肖特基结;III,柱撑结构中反应性物种的进出交换方便;IV,表面和层间柱撑结构对光生电子-空穴的加速分离。（3）以坡缕石为载体,合成了不同石墨烯量子点（GQDs）含量的坡缕石/TiO₂/GQDs复合材料（PTG）。与坡缕石-TiO₂（PT）复合材料相比,GQDs的加入使得光催化速率常数提升1.43?2.27倍。GQDs的引入不显著改善材料的光吸收能力,但能明显提高光生电子-空穴的分离效率。PTG光催化性能提升可主要归因于GQDs与TiO₂之间形成的异质结以及坡缕石表面结构对MO^-的吸附作用。捕获实验表明光催化反应过程的主要活性物种为羟基自由基。本论文含图45幅,表2个,参考文献158篇。