通过一种环境友好的水热工艺，用碳量子点（CQDs）均匀地修饰海胆状和蛋黄壳TiO2微球（UYTMs），获得了具有增强光催化性能的新型CQDs/TiO2分级结构。首次采用电化学方法合成了CQDs，TEM、Raman和PL表征表明所制备的CQDs具有良好的分散性、高结晶度和独特的上转换性能。采用naohasted水热法合成的UYTMs具有稳定的三维层次结构和较大的比表面积，有利于光吸收和与污染物接触。在水热过程中，CQDs和UYTMs的良好结合得到了进一步的成功实现，并通过一系列试验进行了验证。光催化实验表明，在可见光和紫外光照射下，CQDs/UYTMs比纯UYTMs和P25表现出更好的光催化活性。CQDs/UYTMs与质量分数为6%的CQDs复合时表现出最佳的光催化效率，而过量的CQDs会抑制光催化活性。根据结果和讨论，提出了提高CQDs/UYTMs光催化效率的可能机制。CQDs的上转换特性可以拓宽吸收范围CQDs/UYTMs对可见光的光谱。此外，作为电子库的CQDs能够有效地分离电子和空穴，从而提高CQDs/UYTMs的光催化活性。