【摘 要】
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随着环境污染问题逐渐严峻,污水治理已成为现在世界关注的热点问题。光催化氧化技术以其条件温和、成本低、不产生二次污染、应用范围广等特点,在降解有机废水方面有很大的发展前景。其核心就是寻找一种性能优异的可见光催化剂。本研究主要采用共沉淀和水热法,制备出具有d10构型的钙钛矿ZnSn（OH）6、CuSn（OH）6、ZnSnO3、Bi2WO6、ZnO-SnO2-Zn2SnO4异质结和石墨烯气凝胶/Bi2W
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随着环境污染问题逐渐严峻,污水治理已成为现在世界关注的热点问题。光催化氧化技术以其条件温和、成本低、不产生二次污染、应用范围广等特点,在降解有机废水方面有很大的发展前景。其核心就是寻找一种性能优异的可见光催化剂。本研究主要采用共沉淀和水热法,制备出具有d10构型的钙钛矿ZnSn（OH）6、CuSn（OH）6、ZnSnO3、Bi2WO6、ZnO-SnO2-Zn2SnO4异质结和石墨烯气凝胶/Bi2WO6复合可见光催化剂,并利用多种表征技术对样品的晶型、形貌、化学结构、能带结构、光学和电化学性能等进行具体的研究。通过在自然太阳光和模拟太阳光照射下降解亚甲基蓝（MB）、罗丹明B（RhB）、甲基橙（MO）、盐酸环丙沙星（CIP）、磺胺间甲氧嘧啶（SMM）和磺胺（SN）等模拟废水,来评价材料的光催化活性。本研究为d10金属钙钛矿/石墨烯的制备及在难降解染料和抗生素模拟废水中的应用提供了新的思路和理论依据。本文主要的研讨内容和结果归结如下:（1）d10-d10构型钙钛矿MSn（OH）6（M=Cu/Zn）光催化剂的制备及其性能研究:采用共沉淀方法,在室温下合成了具有d10-d10构型的六羟基锡酸盐（MSn（OH）6（M=Cu/Zn））,研究了具有相似离子半径的阳离子取代的影响。实验结果表明:Cu/Zn金属阳离子尽管具有相似的离子半径,但仍可以诱导MSn（OH）6的晶格畸变,从而引起MSn（OH）6的形态、化学键能和光催化性能的改变。（2）双壳中空ZnSnO3立方体的制备及其性能研究:采用了不同的合成方法,获得了不同晶型的ZnSnO3光催化剂。实验结果表明:通过共沉淀合成的双壳ZnSnO3中空立方体具有优异的光催化性能和稳定性;双壳ZnSnO3中空立方体在模拟光照射下能够高效降解CIP、SMM、MB、RhB和MO模拟废水,归因于空心结构为有机污染物与光催化剂之间的相互作用提供了更好的界面效应。此外,对光催化降解废水的抗菌活性测试表明抗生素的生物毒性得以消除。（3）ZnO-SnO2-Zn2SnO4复合光催化剂的制备及其性能研究:在一锅水热过程中,制备了新型的ZnO-SnO2-Zn2SnO4复合光催化剂。实验结果:在模拟可见光照射下,Zn/Sn原子比为3:2（Z32）的样品表现出对CIP和SMM等抗生素的优异降解能力;光电流和电化学交流阻抗等电化学表征结果表明Z32具有良好的电化学性能。自由基捕获实验和ESR数据证实,·OH和·O2-在光催化系统中占主导作用;相较于纯的Zn2SnO4来说,复合物光催化性能提高的原因主要是形成了ZnO-SnO2-Zn2SnO4双Z型异质结,增强了其在可见光区域的吸收能力。（4）3D超轻石墨烯气凝胶/Bi2WO6（GA/BW）复合光催化剂的制备及性能研究:我们通过原位水热制备了具有宏观3D结构的超轻GA/BW气凝胶光催化剂,该气凝胶材料具备独特的三维网状结构,展现出良好的吸附能力和光催化性能。其中,当GA与BW的质量比为6:8时,GA/BW光催化剂对罗丹明B模拟染料废水及磺胺模拟抗生素废水具有最优的降解性能。
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