纳米材料至少有一个维度上的尺寸处于纳米量级，出现了许多新的量子现象以及奇特性质，如小尺寸效应，量子尺寸效应，表面效应和宏观量子隧道效应等性质，因而在电、磁、光、力学、催化和医药等方面具有广阔的应用前景。　　 本文的研究内容主要有两部分，一是制备二氧化钛纤维和二氧化钛/石墨烯复合材料，以此解决纳米二氧化钛分离回收难和可见光利用率低的问题，二是构建了四种碳纳米管/石墨烯T型复合结构模型，并利用第一性原理研究了该复合材料的结构，电学和场发射性质，这对碳纳米管/石墨烯新材料在实验上的制备与实际应用具有一定的指导意义。本文共分五章，具体内容安排如下：　　 第一章介绍了相关的基本知识，本论文的研究背景、意义和主要工作。　　 第二章采用低温水热法制备了二氧化钛纤维，并对样品进行的XRD，SEM和HRTEM表征显示，该纤维由纳米棒自组装而成，纤维的长度约为1～2mm，直径约为15μm，分散性良好。紫外可见光(UV-vis)吸收谱图显示该样品的能隙能量Eg =3.0eV，降解RhB实验表明该样品在可见光下的催化能力优于商用P25。　　 第三章介绍了氧化石墨烯及二氧化钛/石墨烯复合材料的制备方法，然后通过正交试验得到了该复合材料最优的实验条件。采用XRD，SEM和BET对复合光催化材料的物相、颗粒粒径、形貌及比表面积进行了表征，结果表明，产物中的TiO2为锐钛矿晶型，其平均粒径约为18nm。复合材料的比表面积为170m2/g，平均孔径为12.45nm。在可见光照射下(l>420nm)下以TiO2/石墨烯为光催化剂对有机染料罗丹明B(Rhodamine B，RhB)进行光催化降解，对照P25及相同条件下制备的TiO2进行比较，结果表明其光催化活性明显高于商用P25和相同条件下所制备的TiO2。　　 第四章基于密度泛函理论(DFT)下的第一性原理，采用广义梯度近似(GGA)，对碳纳米管/石墨烯复合结构进行了几何结构优化，分析了该复合结构的结合能，能带结构，Mulliken电荷分布及功函数。结果表明复合结构均表现出半导体性质，其稳定性及电子结构取决于碳纳米管类型和复合结构的连接方式，而且复合材料的功函数要低于碳纳米管，在场发射方面具有潜在的应用价值。　　 第五章对全文进行总结并对后续研究加以展望。