随着我国工业的蓬勃发展,我国水污染状况日益严重,尤其是工业废水的污染,而染料及重金属在工业废水中占有很大比例,对人类健康构成长期威胁,而被人们广泛关注。因此,寻找高效、安全的环境友好处理方式成为治理工业废水关键所在。本研究利用光催化氧化和还原技术,通过石墨烯对二氧化钛的改性,改善电子转移,通过天冬氨酸-β-环糊精改善有机物和重金属在光催化剂表面的界面行为,进而提高光催化去除效率。选取酸性红R和铅为研究对象,研究天冬氨酸-β-环糊精作用下二氧化钛石墨烯对单一污染及复合污染的光催化去除效率,探究了光催化去除强化作用及机制,为光催化高效去除有机物和重金属提供理论基础。本研究取得的主要成果如下:（1）利用Hummers氧化还原法制备石墨烯（GR）,并用制得石墨烯结合水热法制得二氧化钛石墨烯（GR-TiO₂）,利用扫描电镜及XRD对石墨烯及二氧化钛石墨烯进行表征。扫描电镜显示石墨烯呈透明薄片状结构,此形貌特征与氧化石墨明显不同。而二氧化钛/石墨烯复合材料图像结果表明,TiO₂较为均匀地分布在氧化石墨烯的片层上,而非如单纯的二氧化钛出现粒子的团聚现象。XRD表征显示在2θ=10°附近出现对应于氧化石墨烯的特征峰,这与石墨的出峰位置明显不同。同时二氧化钛/石墨烯2θ特征峰与二氧化钛基本一致。（2）以β-CD和天冬氨酸为原材料,碱性条件下合成天冬氨酸-β-CD（ACD）,运用红外光谱分别表征了ACD的分子结构及ACD与酸性红R之间相互作用;运用XPS表征ACD与Pb之间的作用,结果表明,ACD保留了β-CD的空腔结构的基础上还增添了羧基和氨基等活性基团,既能与Pb发生配位作用,又能与酸性红R发生包结作用。（3）研究了Pb²⁺和酸性红R在TiO₂、GR-TiO₂及ACD-GR-TiO₂体系中的吸附行为,结果表明Pb²⁺在TiO₂、GR-TiO₂及ACD-GR-TiO₂体系中最大吸附量分别为12.71mg/g、37.82mg/g、55.01mg/g;酸性红R在TiO₂、GR-TiO₂及ACD-GR-TiO₂体系中的最大吸附量分别为13.95mg/g、17.75mg/g、24.92mg/g。复合污染中,Pb²⁺在TiO₂、GR-TiO₂及ACD-GR-TiO体系中最大吸附量分别为12.55mg/g、33.83mg/g、39.98mg/g;酸性红R在TiO₂、GR-TiO₂及ACD-GR-TiO₂体系中的最大吸附量分别为13.88mg/g、15.43mg/g、18.53mg/g。实验证明与单一污染中的最大吸附量相比,复合污染中TiO₂、GR-TiO₂及ACD-GR-TiO₂体系对酸性红R和Pb²⁺的最大吸附量均减少,其主要为酸性红R和Pb²⁺之间存在吸附竞争关系所致。（4）研究了石墨烯对二氧化钛光催化去除效率的影响,结果表明石墨烯含量为30%时,GR-TiO₂光催化去除酸性红R和铅的去除率最高,分别为94%和26%。（5）通过拟合L-H光催化动力学模型得出酸性红R在TiO₂、GR-TiO₂及ACD-GR-TiO₂体系中的光催化反应动力学常数分别为1.9×10-3mgL^-1·min^-1,2.1×10-3mgL^-1·min^-1和3.0×10-3mgL^-1·min^-1;铅在TiO₂、GR-TiO₂及ACD-GR-TiO₂体系中光催化反应动力学常数分别为2.0×10-4mgL^-1·min^-1,2.4×10-4mgL^-1·min^-1和5.8×10-4mgL^-1·min^-1。复合污染中酸性红R在TiO₂、GR-TiO₂及ACD-GR-TiO₂体系中的反应动力学常数分别为2.1×10-3mgL^-1·min^-1,2.3×10-3mgL^-1·min^-1和4.4×10-3mgL^-1·min^-1;复合污染中铅在TiO₂、GR-TiO₂及ACD-GR-TiO₂体系中反应动力学常数分别为3.3×10-4mgL^-1·min^-1,5.0×10-4mgL^-1·min^-1和1.2×10-3mgL^-1·min^-1。（6）光催化条件实验表明,在ACD-GR-TiO₂体系中,一定浓度下酸性红R与Pb²⁺在光催化降解初始反应速率随浓度的增加而减慢;酸性红R溶液中,pH的值越小,光催化去除效果越好;铅溶液中,在pH值为2⁶时,pH越大,光催化去除效果越好。随着ACD浓度的增加酸性红R与Pb²⁺光催化去除效率逐渐提高,当ACD达到一定浓度后其光催化去除效率随浓度的增加而降低。（7）酸性红R与Pb²⁺在ACD作用下GR-TiO₂光催化去除污染物作用机制研究表明,GR比表面积大等特征提高了TiO₂的吸附能力同时ACD的包结和配位作用可进一步强化GR-TiO₂对污染物的吸附。光催化中GR改善了电子转移更好的防止了电子空穴对的复合从而提高光催化降解效率。ACD对酸性红R的包结和对铅的配位作用进一步强化光催化去除效率。此外复合污染中酸性红R和Pb²⁺在光催化反应中的协同作用可再次提高光催化去除效率。XPS表征证明光催化去除Pb²⁺中,一部分Pb²⁺被还原。