近年来,环境污染问题已经成为世界性难题,引起了人们的广泛关注。光催化技术被认为是解决这类问题的有效方法之一。为了提高对污染物的降解效果,常采用半导体复合、离子掺杂、贵金属掺杂、非金属碳材料复合等方法,通过提高光生电子空穴对的分离率、太阳光的利用率及吸附污染物性能来改善光催化活性。其中与生物炭复合近年来也受到了人们的关注。本论文以ZnO为光催化剂的主要成分,通过原位水热法与Zn2SiO4、生物炭复合得到相应的ZnO基复合材料。研究表明,此类复合物在光催化降解污染物方面表现出显著效果。本论文还对生物炭提高ZnO催化剂光催化效果的原因和水热炭复合ZnO基半导体的光催化机理进行了探讨。具体的研究内容为:1、以含硅松木碱解液与锌盐反应制备反应前驱体,采用水热法合成了Zn2SiO4-ZnO-生物炭三元复合材料（SOB-x-y,x为松木生物质的质量,y为Na OH浓度）对,通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、比表面积分析仪（BET）、红外光谱（FTIR）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）和光致发光光谱（PL）等技术对合成的复合材料和ZnO进行了表征。研究了这些复合材料光催化H2O2降解甲硝唑的性能,评价了复合物的光催化活性。结果表明,Zn2SiO4-ZnO-生物炭复合材料由枣核状硅锌矿型Zn2SiO4介晶、多边形六方晶相ZnO和松木生物炭构成;与ZnO相比,复合材料的比表面积更大,带隙能更小,光致发光信号更弱,因而其光催化效果增强。Zn2SiO4-ZnO-生物炭复合催化剂对甲硝唑的光催化H2O2降解过程符合准一级动力学方程,并且随Na OH浓度的增大而提高,随松木粉用量的增加先增大后减小,以SOB-3-4的催化活性最优。当甲硝唑溶液初始p H为3、催化剂用量为0.4 g/L、H2O2投加浓度为80 mmol/L及甲硝唑初始浓度为300 mg/L时,降解反应3 h后η达到99.70%,k为2.68×10–2 min–1。2、采用水热法,首先制备了松木碱解液,然后与锌盐反应制备反应前驱体,而后通过水热法原位转化合成了不同生物质含量的ZnO-生物炭二元复合材料（ZnO/Pi C0.5、ZnO/Pi C0.1、ZnO/Pi C0.05）,通过XRD、SEM、XPS、BET、FTIR、PL、UV-Vis DRS和电化学测试等手段对所制备的催化剂进行了表征。对比了不同生物质碳含量样品的模拟日光催化降解甲硝唑的效果,评价了复合物的光催化活性。结果表明,随着生物质加入量的增加,ZnO由片状逐渐转化为类球状ZnO/Pi C复合物,同时复合材料的比表面积更大,带隙能更小,光致发光信号更弱,电化学信号更强,因而其光催化活性增强;ZnO-生物炭复合催化剂对甲硝唑的光催化降解过程符合准一级动力学方程,复合物与纯相的ZnO相比,光催化效果增强,其中ZnO/Pi C0.1的催化活性最优。当甲硝唑溶液初始p H为11、催化剂用量为0.2 g/L及甲硝唑初始浓度为10 mg/L时,降解反应50 min后降解率达到98.5%,k值为0.0832 min–1。3、采用水热法,首先分别制备了不同生物质,玉米芯炭、花生壳炭、芦苇炭和松木炭的碱解液,然后这几种碱解液与锌盐反应制备前驱物,继而用水热法制备了四种ZnO-生物炭二元复合材料（Co C/ZnO、Pe C/ZnO、Re C/ZnO和Pi C/ZnO）,通过XRD、SEM、XPS、BET、FTIR、PL和UV-Vis DRS等手段对所制备的催化剂进行了表征。通过测定模拟日光催化降解甲硝唑的效果,评价了复合物的光催化活性。结果表明,不同ZnO-生物炭复合催化剂对甲硝唑的光催化降解过程都符合准一级动力学方程,按一级动力学常数和降解效果比较,其光催化活性大小顺序为Co C/ZnO>Re C/ZnO>Pe C/ZnO>Pi C/ZnO,以Co C/ZnO的催化效果最优。当甲硝唑溶液初始p H为7、催化剂用量为0.4 g/L及甲硝唑初始浓度为10 mg/L时,降解反应80 min后Co C/ZnO、Re C/ZnO、Pe C/ZnO和Pi C/ZnO对甲硝唑的降解率分别为96.9%、94.1%、94.1%和92.1%,其一级动力学常数k值为0.0433min–1、0.0353min–1、0.0350min–1和0.0317min–1。进一步表征结果证明,生物炭与ZnO复合可以改变ZnO催化剂的形貌、增大催化剂的比表面积、降低其带隙能、抑制光生电子和空穴的复合,因而提高了其光催化活性。