光催化技术在处理有机污染物和解离水制备氢气方面的应用被认为是解决环境问题和能源危机最有前景的技术之一。在众多的光催化材料中,TiO₂由于其低成本,催化活性高,稳定性好和无毒等优点被认为是一种优异的光催化剂。然而,TiO₂在应用中表现的催化活性不高,主要是由于其带隙能较大和光生电子-空穴的快速复合。与白色TiO₂相比,黑色TiO₂表现出更好的光吸收能力,由于其具有大量的Ti3+和氧空位（Ov）。为进一步扩大TiO₂材料的实际应用,需要提高其光生电子-空穴的分离能力,改性方法中的半导体复合可以很有效地降低TiO₂中光生电子-空穴的复合效率。类石墨相氮化碳（g-C₃N₄）是一种无毒,稳定性好且反应条件温和的非金属光催化剂。g-C₃N₄的带隙能为2.7 eV,具有良好的可见光响应。TiO₂/g-C₃N₄复合材料可以提高降解染料和产氢方面的可见光光催化性能。本文制备了 TiO₂/g-C₃N₄和黑色TiO₂纳米带/g-C₃N₄复合材料。运用XRD,FT-IR,SEM,TEM,XPS,N2-BET和UV-Vis对制备样品进行表征。以甲基橙为目标污染物,考察了不同原料配比和煅烧温度的复合材料对其降解的效率,并且考察了在AM 1.5模拟太阳光光照下复合材料的产氢性能。本文的研究成果包括:（1）以钛酸丁酯和三聚氰胺为原材料,采用水热法制备TiO₂纳米粒子,再用煅烧方法制备TiO₂/g-C₃N₄复合材料。实验结果显示,原材料的质量比为1:6,煅烧温度为550 ℃时,复合材料表现出的催化活性最高。（2）通过水热-煅烧过程和固相原位还原方法制备黑色TiO₂纳米带/g-C₃N₄复合材料。表征结果显示黑色TiO₂纳米带和g-C₃N₄之间形成特殊层积的异质结结构,有助于促进光生电子-空穴对的分离。并且Ti3+和g-C₃N₄的存在可以加强催化剂对可见光的吸收。在可见光照射下,黑色TiO₂纳米带/g-C₃N₄复合材料在降解甲基橙（95%）和产氢（555.8umolh-lg-1）方面表现出高的光催化活性。黑色Ti02纳米带/g-C₃N₄复合材料降解甲基橙过程中的速率常数是纯TiO₂的9倍。