呕吐毒素（DON）是由镰刀菌次级代谢产生的一种水溶性单端孢霉烯族真菌毒素,主要污染小麦、大麦、玉米等多种谷物。DON会引起人和动物一系列中毒反应,例如头晕、恶心、呕吐等。现有的DON减控方法有很多种,主要包括物理、化学和生物方法。然而,这些方法可能存在耗能、易引入二次污染以及大规模应用受限等不足。因此,开展绿色、高效和安全的DON消减技术研究显得尤为重要。可见光催化降解有机污染物技术因具有环境友好、成本低、条件温和等优点得到越来越多的关注。本研究选取地球上含量丰富、可见光响应、无毒的半导体材料α-Fe₂O₃作为核心材料,开展了不同形貌α-Fe₂O₃的研制及其可见光催化降解DON性能评价研究,为构建绿色、高效和安全的呕吐毒素消减技术提供了新的路径和科学依据,主要研究内容如下。1.优化了纳米材料合成的反应温度和反应时间,以铁氰化钾为原料,采用简单快捷的水热法成功制备了树枝状α-Fe₂O₃。采用高分辨扫描电镜、透射电镜、x射线衍射和x射线光电子能谱等表征手段分析了树枝状α-Fe₂O₃的微观结构、形貌、元素组成及价态等特征,结果表明合成的α-Fe₂O₃具有很高的结晶度和纯度,且形貌均一,为长度²μm、宽度⁵00 nm的树枝状纳米晶体。比较了树枝状和商业α-Fe₂O₃在可见光（λ>420 nm）下催化降解水溶液中DON（初始浓度为4.0μg/mL）的性能,结果发现树枝状α-Fe₂O₃降解DON的活性优于商业纳米α-Fe₂O₃,经过2 h的光催化处理,DON降解率为90.3%,而以商业纳米α-Fe₂O₃为催化剂,DON的降解率仅为46.7%。另外,通过HPLC-MS对DON降解产物进行分析,提出了两种可能的降解产物P1（m/z 209.17）和P2（m/z 227.00）。经过降解产物分子结构的初步推导,发现可见光催化降解使得DON结构中的主要毒性位点12、13-环氧基和羟基被破坏,说明经光催化处理后DON的毒性可能会降低。2.以FeCl₃和NH₄H₂PO₄为前驱物,在温度为220oC,pH为8.65的条件下,采用水热法制备了α-Fe₂O₃空心纳米管。无烟煤经硝酸和硫酸剥离后制备了石墨烯量子点。通过水浴方法将石墨烯量子点（QDs）与α-Fe₂O₃空心纳米管复合,成功制备了石墨烯量子点/α-Fe₂O₃空心纳米管复合材料。采用高分辨扫描电镜、透射电镜、x射线衍射、x射线光电子能谱及紫外-可见漫反射光谱等手段表征了石墨烯量子点/α-Fe₂O₃空心纳米管复合材料的微观结构、形貌、元素组成及价态等特征。紫外-可见漫反射光谱结果发现复合材料发生红移,可吸收范围更广的可见光。系统评价了α-Fe₂O₃空心纳米管及不同石墨烯量子点负载量的复合材料可见光催化处理DON、Cr（VI）以及DON-Cr（VI）复合污染的效果。研究发现,α-Fe₂O₃空心纳米管和石墨烯量子点/α-Fe₂O₃空心纳米管复合材料均具有光催化消减DON和Cr（VI）的性能,且复合材料的光催化活性优于α-Fe₂O₃空心纳米管。相比于单一污染物催化效果,复合材料表现出良好的可见光催化消减DON-Cr（VI）混合污染的性能。最后利用电子自旋共振表征,证实了石墨烯量子点/α-Fe₂O₃空心纳米管复合材料可有效产生羟基自由基和超氧自由基,其电子传递方式为Z-型光催化体系。Z-型催化体系中,光生载流子的快速分离降低了光生电子-空穴的复合,且能保持良好的氧化还原能力,显著提高了可见光催化效率。