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能源和环境问题是当前人类面临的两项重要课题。利用太阳光驱动光催化氧化反应实现污染物降解为我们提供了一种解决思路。以半导体为主的光催化剂已得到广泛应用,然而较宽的禁带宽度和较高的光生电子-空穴复合率使其无法满足对太阳光的高效利用。层状双金属氢氧化物(LDHs)的层板状和多孔结构有利于促进光生电子的转移,使其成为出色的光催化剂。利用层板化学组成的可调控性,将特定的金属元素加入其中,可以得到具有良好光响应能力的水滑石光催化剂。介质阻挡放电低温等离子体技术用于材料制备合成,可以减小粒径、增大比表面积,是提高水滑石材料光催化性能的一种新型方法。本论文采用共沉淀法和低温等离子体辅助法制备ZnCuFeCr水滑石(ZnCuFeCr-LDHs)材料,并使用表面活性剂进行改性,研究了ZnCuFeCr-LDHs光催化降解甲基橙废水的性能。首先采用共沉淀法合成ZnCuFeCr-LDHs,探究了不同金属元素配比的水滑石光催化降解性能。元素配比为M2+/M3+=3、Zn2+/Cu2+=1、Cr3+/Fe3+=0.2时光催化降解性能最好,紫外光照射30 min时,1 L甲基橙溶液(80 mg/L)的降解率可达99.5%;可见光照射72 min时,1 L甲基橙溶液(20 mg/L)的降解率为46.1%。水滑石的元素配比影响着其光响应能力和光催化性能。在元素配比M2+/M3+=3、Zn2+/Cu2+=1、Cr3+/Fe3+=0.2时,采用介质阻挡放电低温等离子体辅助法制备ZnCuFeCr-LDHs,研究了放电电压和放电时间对水滑石光催化降解性能的影响。放电电压为30.9 kV、放电时间为4 h制得的样品,紫外光照射18 min,1 L甲基橙溶液(80 mg/L)降解率可达98.3%;放电电压为30.9 kV、放电时间为3 h制得的样品,可见光照射42 min,1 L甲基橙溶液(20 mg/L)降解率达96.8%。等离子体辅助法能够有效缩短光催化剂的制备时间、提高降解效率,是一种简便有效的水滑石制备方法。分别添加十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、聚乙二醇(PEG)制备ZnCuFeCr-LDHs,研究了表面活性剂种类及加入量、放电电压和放电时间对光催化降解性能的影响,同时探究了降解过程中催化剂添加量、pH、盐效应、H2O2对光催化性能的影响。CTMAB添加量为1 mmol/L、放电电压为30.9 kV、放电时间为3 h的样品降解效果最好,在暗处理阶段的吸附降解率为58.5%,可见光照射42 min,1 L甲基橙溶液(20 mg/L)光催化降解率为40.7%,最终降解率可达99.2%。反应中最佳催化剂加入量为1 g/L;反应溶液的最佳pH=6;Na2SO4会抑制光降解效果;H2O2对降解效果有一定程度的促进作用。可见,添加一定量的CTMAB可以有效改善ZnCuFeCr-LDHs的吸附降解性能,但是会减弱其光催化降解性能。