随着社会的发展，能源、环境等问题日益突出，光催化技术作为一种利用光能来驱动化学反应的技术，凭借反应条件温和、能量来源清洁丰富等优点，受到越来越多科研人员的关注。但是，传统的光催化材料大都存在量子效率低、可见光利用率低、稳定性较差等问题，使其进一步发展受到极大制约。

（1）石墨烯超高的室温载流子迁移速率可以促进光生电子的传输、加快光生电子–空穴对的分离，抑制其重组，从而提高材料量子料率。

（2）许多半导体材料因为禁带宽度大，只有吸收紫外光才能激发价带电子的跃迁，但太阳光中紫外光只占到4%，极大地限制了材料的应用。将半导体光催化材料与石墨烯进行复合，通过形成异质结界面，可以扩大复合材料的光吸收范围并增强光吸收强度。

（3）石墨烯作为一种表面积巨大的二维层状材料，其优异的物理吸附性能也是提高材料催化效率的主要原因之一。此外，石墨烯光催化材料中多数的石墨烯都是通过氧化石墨烯还原得来，表面残余的含氧官能团可以通过氢键、静电力等作用与反应物结合。

（4）除上述作用外，石墨烯还可以作为支撑载体可使光催化剂分散均匀，有效抑制其团聚；作为光稳定剂抑制光催化剂发生光腐蚀等等。

石墨烯光催化在环境净化的应用：光催化技术不仅可以通过氧化还原反应将有机污染物完全转化为小分子的二氧化碳和水等，还可以去除水中的金属离子及其他无机物质，同时其在杀菌消毒方面也有诸多应用，是一项较为理想的绿色技术，具有巨大的应用价值和潜力。将光催化材料与石墨烯结合，可利用石墨烯独特的物理化学特性，进一步增强材料的环境净化能力。

在室内空气净化中的应用：室内空气污染物的种类繁多，挥发性有机化合物即为其中的一类化合物，包括烃类、含氧烃类、含卤烃类、氮烃及含硫烃等。光催化氧化可利用半导体光催化剂在光的驱动下产生的强氧化性羟基自由基和负氧离子，破坏空气中的各种污染物以达到净化目的。

在水中微量污染物净化中的应用：水质安全标准日趋严格，为减少饮用水中有害物质带给人的危害，需要采用高效、深度的处理技术来去除水中杂质。研究表明，光催化技术可用于去除水中的微量污染物，同时其对细菌、真菌、病毒等微生物体的破坏也可达到对饮用水杀菌消毒的目的。在废水处理中的应用：随着工业化的快速发展，环境污染已成为社会关注的紧迫问题，某些地区河流污染、河道干涸、湖泊萎缩、黑臭水体严重，水生态问题十分棘手。染料、芳香硝基化合物、酚类化合物、抗生素、重金属离子等都是典型的水体污染物，具有毒性和致癌性，对生态系统和人类健康造成了严重影响。光催化技术在废水处理中有很多的重要应用，越来越受到国内外学者的关注，光催化材料相比于传统的吸附性材料最大的优势是其可以降解、矿化污染物，从而解决了吸附材料二次处理的难题。