TiO₂具有无毒、化学稳定性好、价廉易得等优点,是目前研究最为广泛的半导体光催化剂。但其禁带宽度较宽（³.2 eV）,只能吸收紫外光,而紫外光在太阳光中的含量仅占4%左右,导致其对太阳能的利用率较低;光生载流子的高复合率导致其量子效率相对较低,这两个缺点限制了TiO₂光催化剂的广泛应用。对TiO₂进行改性,提高其太阳能利用率和量子效率,或者开发更为高效的新型光催化剂是光催化领域发展的大趋势。针对上述问题,本文采用水热法制备了一维TiO₂纳米带催化剂,并利用低浓度H₂SO₄和BiOBr对TiO₂进行改性,提高了其光催化性能,扩大了其应用范围。本研究的主要内容包括:1)TiO₂纳米带的制备、酸化改性及光催化性能研究以商业化的P25为原料,NaOH为溶剂,采用水热法和煅烧法制备了TiO₂纳米带,考察了水热温度等制备条件及酸化改性条件对TiO₂的形貌、结构及紫外光催化性能的影响,并通过FESEM、TEM、XRD等测试对催化剂的结构进行分析。结果显示,TiO₂纳米带由单斜晶系TiO₂-B和锐钛矿相TiO₂两种晶型组成;水热温度和NaOH浓度对TiO₂形成带状结构影响较大;NaOH浓度、水热温度以及煅烧温度对TiO₂晶型影响较大;Na⁺能促进带状结构和单斜晶系TiO₂-B晶型的生长。H₂SO₄酸化改性制得锐钛矿型TiO₂纳米颗粒/TiO₂纳米带异质结催化剂;EDS分析表明,H₂SO₄酸化改性不会将S元素掺杂进去。光催化实验结果表明,TiO₂纳米带和酸化改性的TiO₂纳米带催化剂在紫外光照射下催化反应100 min,罗丹明B（RhB）的脱色率分别达到82.81%和97.64%。2)BiOBr/TiO₂纳米带复合催化剂的制备及光催化性能研究以Bi（NO₃）₃·5H₂O、KBr和酸化改性的TiO₂纳米带为原料制备了BiOBr/TiO₂纳米带复合催化剂,主要研究了水热温度等制备条件及溶液pH等反应条件对RhB的可见光催化脱色效果的影响,并通过FESEM、TEM、XRD、UV-Vis DRS等测试对催化剂的形貌、结构和光学性能进行了分析。结果显示,在BiOBr和粗化的TiO₂纳米带摩尔比为2:1、水热温度为120℃、水热时间为6 h的条件下制备得到的BiOBr/TiO₂纳米带复合催化剂的可见光催化效果最好。复合催化剂由片层状的BiOBr附着生长在粗化的TiO₂纳米带的表面耦合形成;将BiOBr与粗化的TiO₂纳米带复合能窄化TiO₂的禁带宽度,拓展其对可见光的吸收范围。光催化实验结果表明,在复合催化剂用量为0.8 g·L^-1、染料初始浓度为20 mg·L^-1、溶液初始pH为6的条件下,RhB的脱色效果最好,经过15 min的可见光催化反应,RhB的脱色率达97.52%。机理分析结果表明,超氧自由基（·O₂^-）是可见光催化脱色过程中的主要活性物种;在RhB的光催化反应过程中,苯环的开环氧化反应和脱乙基反应是同时进行的。3)BiOBr/TiO₂异质结催化剂的制备及光催化性能研究以KOH为碱溶剂制备了BiOBr/TiO₂异质结催化剂,考察了BiOBr和TiO₂的配比对RhB可见光催化性能的影响,并通过FESEM、TEM、XRD、XPS、Mott-Schottky曲线、UV-Vis DRS、PL等测试对催化剂的形貌、结构和光学性能进行了分析。结果显示,在BiOBr和TiO₂的界面上形成了p-n异质结,该异质结催化剂是由锐钛矿型TiO₂纳米颗粒附着生长在BiOBr花状球的表面耦合形成。TiO₂和BiOBr的摩尔比为2:1时对RhB的脱色率最高,该催化剂在可见光下催化反应15min,RhB的脱色率达96.46%;催化剂循环使用4次后,RhB的脱色率较第1次仅降低7.94%,稳定性较好。机理分析结果表明,p-n异质结能够有效分离光生电子和空穴;·O₂^-是可见光催化脱色过程中的主要活性物种;在RhB的光催化反应过程中,苯环的开环氧化反应和脱乙基反应是同时进行的。