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近年来,随着人们生活水平的不断提升,大量的药品及个人护理品(PPCPs)被人们使用,使其在河水、湖泊水、饮用水、地下水和污水处理厂出水等各类环境水体中被频繁检出。PPCPs长期存在于水环境中,会对生态系统和人体健康造成潜在危害。近年来,光催化高级氧化技术因具有清洁、环保和能利用太阳能等优势而被广泛应用于水中有机污染物的去除。在光催化剂研究中,BiPO4和g-C3N4光催化剂因具备优异的光催化特性而被广泛研究;然而,不足的是,BiPO4只具有深紫外光响应且不能较好地分离光生载流子,而g-C3N4的可见光利用率较低且光生载流子复合效率高,这在一定程度上限制了它们在降解环境污染物方面的应用。本文拟通过碳量子点(CDs)复合BiPO4、g-C3N4联合过硫酸盐(PDS)、构造氧掺杂g-C3N4(OCN)和CDs复合OCN来对这两种半导体光催化剂进行修饰改性以提升它们的光催化活性,并将这些材料应用于水体中几种典型PPCPs的降解中,主要研究内容及结果归纳如下:(1)通过简单的水热煅烧合成方法,成功地合成了新型的CDs/BiPO4复合光催化剂(CDBP)。采用X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)和傅立叶红外光谱(FT-IR)等表征技术对催化剂的理化性质进行研究。在模拟太阳光光照下,随着碳点浓度的增加,CDBP光催化降解吲哚美辛(IDM)的活性先升高后降低。当CDs含量为3.0wt%时,其光催化活性是原BiPO4的12倍。通过猝灭实验研究发现,超氧自由基(·O2-)和光生空穴(h+)是IDM光催化降解过程中的两种主要活性物种。通过电子自旋共振光谱(EPR)观察到5,5-二甲基-1-吡咯烷酮-N-氧基(DMPOX)的显著信号,表明在模拟太阳光光照条件下,CDBP的氧化性高于原始BiPO4,这是由较高的电荷分离和CDs独特的上转换PL特性所导致的。同时,用高效液相色谱质谱(HPLC-MS/MS)和气相色谱-质谱(GC-MS)对IDM的中间产物进行检测,并进一步对IDM的降解路径进行了推导。(2)以二聚氰胺为前驱体合成光催化剂g-C3N4,通过TEM、XRD和UV-vis DRS等技术对g-C3N4材料的形貌结构和光学性能进行表征。在g-C3N4光催化降解磺胺二甲嘧啶(SMZ)过程中,加入过硫酸盐(PDS)并对其联合效果进行研究,结果表明,PDS加快了g-C3N4对SMZ的光催化降解速率;通过荧光测试,表明了PDS能够使g-C3N4的光生h+与光生e-有效地进行分离,从而使其光催化性能得到加强;实验同时研究了PDS/g-C3N4体系对SMZ光催化降解的影响机制。研究表明,SMZ的光催化降解反应符合准一级动力学规律,酸性环境下有利于SMZ的降解;使用草酸钠作为光生h+捕获剂,检测到h+存在于PDS/g-C3N4光催化体系中,并计算得出h+的贡献率为65.9%,表明h+在降解中起到主要作用;TOC检测表明,加入PDS有助于SMZ的矿化。(3)聚合物光催化剂由于其成本低和结构可控等优点而具有理想的应用前景。通过一步法制备了一种非金属、多孔、具有低结晶度和氮空位高效稳定的氧和氮连接的庚嗪基氮化碳有机聚合物(OCN)光催化剂。在对几种典型PPCP的光催化降解中,OCN与g-C3N4相比表现出更加优异的光催化性能。进一步研究发现,由于氧原子和氮空位的引入,导致光生载流子的导带下移,结晶度降低和光生载流子复合效率下降,不仅大幅度提高了材料的光催化活性,而且使PPCPs更容易在活性物质的诱导下发生降解。通过EPR活性物种鉴定、H2O2浓度检测以及猝灭实验等研究了OCN系统中羟基自由基(·OH)的生成机理。C-O-C键可以与H2O2形成氢键,以促进·OH的催化生成。·OH、·O2-和1O2(通过ESR检测)的存在表明OCN聚合物具备较好的氧化性,可用于降解有机污染物,同时揭示了其对药物IDM的降解机理。(4)通过一个简单的过程成功构建了广谱光催化CDs/OCN复合材料,使H2O2和·O2-的合成效率大大提升,进而显著提升了其光催化活性。当在可见光下测试双氯芬酸(DCF)的光催化降解时,CDs/OCN复合物显示比OCN更强的催化活性,是纯g-C3N4的11.6倍。通过光电化学特征研究发现,CDs/OCN的电子空穴分离效率高于OCN,这是由于CDs具有良好的转移电子特性。通过H2O2的浓度检测,CDs/OCN生成H2O2的产率高于g-C3N4和OCN。同时,电子顺磁共振(EPR)显示,CDs/OCN系统可产生更多的·O2-和·OH。密度泛函理论(DFT)和拉曼光谱分析表明,CDs/OCN存在双活性位点,这是因为一方面O2在OCN上更倾向于2-电子还原形成H2O2,另一方面OCN额外的e-转移到CDs表面进而还原氧形成·O2-。通过超高分辨液相色谱质谱仪检测了降解过程中DCF的产物,同时推导了降解路径,并进一步阐述DCF的光催化降解机理。