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进入21世纪后，环境污染日益严重，环境污染的控制与治理已经成为人类社会亟待解决的重大问题。在众多治理环境污染的材料中，二氧化钛等氧化物半导体光催化材料因其优异的性能而被广泛应用于环境污染治理。然而，TiO2在实际应用中存在着一些问题，如量子效率低、光响应范围窄、难以回收利用等，制约了TiO2光催化材料的实际应用推广。由于环境污染治理的复杂性，对环境功能材料的要求也越来越高，单一的纳米材料已经不能满足实际应用的需要，而特殊形貌的纳米材料和复合纳米材料可以有效的改善这类缺点。通过TiO2的微结构调控、掺杂、复合等途径提高了TiO2的量子产率，拓展了TiO2光催化材料的光响应范围，进而提高了TiO2的光催化活性，通过复合使得TiO2纳米材料易于回收利用。本文制备了三种不同维度的纳米材料及其复合纳米材料，并且研究了它们在环境污染物的吸附和催化降解中的应用，还考察了它们的化学稳定性。 采用水解-溶剂蒸发方法将γ-Fe2O3和TiO2纳米颗粒顺序修饰在SBA-15表面，纳米颗粒之间的团聚得到有效抑制，将这种复合材料用于光催化氧化/吸附除As(Ⅲ)。从SEM/TEM，N2吸附-脱附等温线，XRD和VSM分析发现，这种复合材料具有磁性，规则的介孔结构，大的比表面积和孔容。在光催化反应中，SBA-15/γ-Fe2O3-TiO2能将As(Ⅲ)氧化成As(Ⅴ)，As(Ⅴ)能够很好地被吸附去除。 采用三步法合成了磁性复合型光催化剂γ-Fe2O3@SiO2@N，La-TiO2(FST)。首先制备γ-Fe2O3纳米颗粒，随后采用St(o)ber方法在γ-Fe2O3纳米颗粒表面包覆SiO2层，之后通过水热法在SiO2层表面负载光催化层N，La-TiO2。FST为三元结构，γ-Fe2O3纳米颗粒为核，SiO2为中间层，N,La-TiO2（锐钛矿）为外壳。SiO2层能有效阻止电子从TiO2转移到γ-Fe2O3纳米颗粒，抑制了光生电子-空穴对在界面上的复合。SiO2中间层对染料分子具有良好的吸附性能，FST显示出了比γ-Fe2O3@N，La-TiO2(FT)更好的光催化性能，反应结束后，该复合材料能够很容易地通过磁分离从混合液中分离出来。 在HF-HNO3混合液中，以钛酸正丁酯、三乙胺和LaCl3·nH2O分别作为前躯体和N源、La源，采用一步法水热合成了N和La共掺杂的暴露{001}晶面的TiO2纳米片。结果表明，N被掺杂进了锐钛矿TiO2晶格，N以O-Ti-N形式或者间隙N的形式存在于TiO2纳米片中，La以LaF3的形式与TiO2纳米片形成复合材料。N，La-TiO2纳米片显示出了良好的可见光吸收性能，与N掺杂相比，N和La共掺杂进一步促进了TiO2对可见光的吸收。与纯TiO2、N-TiO2、La-TiO2纳米片和N，La-TiO2纳米颗粒相比，N，La-TiO2纳米片显示出了最好的可见光光催化降解Rh B的性能。N和La共掺杂具有协同作用，N掺杂使得TiO2带隙变窄，La掺杂能够提高光生电子和空穴的分离效率。另外，La掺杂能够提高TiO2对有机污染物的吸附性能。进一步采用一步水热法在无氟条件下合成了N和La共掺杂的暴露{001}晶面的TiO2纳米片。作为形貌控制剂，DEA在{001}晶面形成过程中，起着很重要的作用。与P25、N-TiO2纳米片、N，La-TiO2纳米颗粒相比，N，La-TiO2纳米片显示出了最高的可见光光催化活性。 采用碱性热液法（130℃下反应24h），并结合酸处理和煅烧，合成了锐钛矿TiO2纳米管(TNTs)，然后将CdS纳米颗粒修饰在锐钛矿TiO2纳米管的表面。结果表明，合成的CdS/TNTs复合纳米材料由锐钛矿TiO2纳米管（外径和内径分别为9-10nm和5-6nm）和立方晶相的CdS组成，CdS纳米颗粒高度均匀的分散在TNTs的管壁上。与P25和TNTs相比，CdS/TNTs在波长420-550nm范围内显示出了很强的可见光吸收性能。与P25、TNTs、CdS纳米颗粒和CdS/TiO2纳米颗粒相比，CdS/TNTs显示出了最好的可见光催化降解RhB和MO的能力。这归因于一些因素所产生的协同效应，例如CdS/TNTs良好的结晶度、特殊的电子能带结构、对可见光良好的吸收性能、高比表面积和大的孔结构。进一步，通过光还原的方法将Ag纳米颗粒沉积在TNTs表面，并在模拟太阳光下光催化降解五氯苯酚(PCP)。从表征结果可以看到，金属银纳米颗粒均匀的分布在TNTs表面，Ag/TNTs显示出了明显的可见光吸收。经过180min反应，大约99.0％的PCP被Ag/TNTs（5.4 atom％）光催化降解去除，在相同条件下，P25和纯的TNTs对PCP的降解去除率分别为54.3％和59.4％。Ag纳米颗粒表面能够产生局域表面等离子体共振效应(LSPR)从而促进Ag/TNTs对可见光的吸收，Ag纳米颗粒也能够作为陷阱捕获光生电子，Ag纳米颗粒良好的可见光光催化活性正是由于这二者之间的协同作用。