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合成染料因其结构稳定、不易生物降解,是难处理的环境污染物之一。半导体光催化技术可以直接利用太阳能作为光源,能将多种有机物彻底矿化去除,是理想的染料污染物处理技术之一。理想的半导体光催化剂应该具有可见光活性和尽可能多的活性位。然而,目前关于半导体光催化剂的研究主要集中在晶体半导体,制备过程中必要的高温煅烧程序明显地减少了其表面积和活性位,从而影响了其工业化进程。同时,非晶态材料因具有制备方法简单、不需要高温煅烧和高比表面积的特点而逐渐受到关注。因此,开发廉价、无毒的非晶态半导体光催化剂用来处理染料污染物,将具有非常好的理论研究价值和应用前景。本论文使用廉价环保的羟基磷灰石为原料,采用简单易行的离子交换方法,制备了高比表面积的非晶态Fe（Ⅲ）–HAP50光催化剂。通过对制备过程影响因素的考察,确定了在室温、Fe（Ⅲ）离子初始浓度50mmol/L和快速搅拌15分钟条件下,制备的Fe（Ⅲ）–HAP50具有最大的比表面积（204m2/g）、均匀的孔径分布和稳定的可见光催化活性。通过对Fe（Ⅲ）–HAP50微结构的表征,提出了Fe（Ⅲ）–HAP50是一种高程度Fe（Ⅲ）离子取代羟基磷灰石,具有独特的非晶态和纳晶混合结构。根据Fe（Ⅲ）–HAP50纳米粒子的孔隙特征,结合非定域密度函数理论计算的孔径分布规律,提出了Fe（Ⅲ）–HAP50纳米粒子的高比表面积与其特殊的非晶态纳晶混合结构有关。通过在可见光下对Fe（Ⅲ）–HAP50光催化性能的考察,证实了Fe（Ⅲ）–HAP50对含噻嗪结构的氮杂环类染料亚甲基蓝（MB）、三苯甲烷类染料罗丹明B（Rh B）和酸性蒽醌类染料酸性蓝（AB62）都有明显的光催化降解效果,比非晶态FePO4·2H2O的光催化活性更高。同时,针对染料废水普遍存在的高含盐量和高p H值环境,在H2O2存在条件下,考察了Fe（Ⅲ）–HAP50对亚甲基蓝模拟染料废水的处理效果,揭示了Na+、Ca2+和Mg2+离子与MB之间存在的竞争吸附,Cl-、SO42-和NO3-对MB降解不产生影响,控制溶液的p H值在68范围内,可以减弱HCO3-和CO32-带来的不利影响。此外,在H2O2存在条件下,考察了Fe（Ⅲ）–HAP50在太阳光下对亚甲基蓝、罗丹明B和酸性蓝（AB62）三种染料的催化降解效果,证实了Fe（Ⅲ）–HAP50在太阳光下具有更高的效能。本论文以亚甲基蓝为探针分子,研究了Fe（Ⅲ）–HAP50的光催化机理,提出了表面类似FeO（OH）结构的无定形纳米簇是活性位,Fe（Ⅲ）–HAP50的光催化性能是由材料本体的半导体特性,表面的类似Fe O（OH）结构的无定形纳米簇共同决定的。同时,通过考察Fe（Ⅲ）–HAP50在单色可见光下的催化性能,排除了染料光敏化机制。此外,通过使用羟基保护剂占据表面活性位,考察H2O2和亚甲基蓝的降解效果,证实了H2O2和亚甲基蓝在光催化过程中的结合位置。通过紫外-可见漫反射光谱、红外光谱对反应过程中催化剂的分析,证实了在光催化反应中Fe（Ⅲ）–HAP50表面存在过氧复合物。最后,通过对MB降解过程中的光谱扫描规律,以及MB降解产物的GC-MS解析,提出了MB分子在Fe（Ⅲ）–HAP50表面的Fe O–活性位上发生重排,生成亚砜结构中间产物,并在羟基自由基的进攻下进一步降解的路径。并对Fe（Ⅲ）–HAP50表面过氧复合物的分解机制进行了探讨,提出了Fe（Ⅲ）–HAP50光催化过程的在相关机理。