1、光催化氧化技術是去除工業(yè)有機廢水中難生物降解污染物的有效方法，具有極大的開發(fā)潛力和良好的應用前景。目前，光催化氧化技術存在光催化劑的量子效率低、可見光利用效率低、光穩(wěn)定性差等問題，嚴重制約著該技術的實際應用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。因此，研究開發(fā)高活性、高穩(wěn)定性和良好循環(huán)利用性能的可見光催化劑，是國內(nèi)外水處理領域的重要前沿課題。
　　本論文選取ZnO、ZnSnO3、ZnMoOx、BiVO4和BiOCl光催化劑作為研究對象，分別將其負載在具有獨

2、特的電子特性、較大的比表面積、優(yōu)異的吸附性能和高透光性的石墨烯（graphene，包括還原氧化石墨烯RGO）上，制備了系列具有高效可見光催化活性的鋅、鉍系/RGO復合型光催化劑。利用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、高分辨透射電子顯微鏡（HRTEM）、X射線能譜(EDX)、N2吸附、紫外可見吸收光譜（UV-Vis）、傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）、拉曼光譜、紫外可見漫反射光譜(DRS)、光致發(fā)光光譜(PL)、循環(huán)伏安法(

3、CV)和電化學交流阻抗(EIS)等手段對復合光催化劑的結晶、形貌、吸附性能、能帶結構、化學結構、光化學性質和電子轉移特性進行表征。通過對目標污染物甲硝唑(MZ)、羅丹明B(RhB)或磺胺(SN)模擬廢水在可見光或自然太陽光照射下的降解率，評價復合光催化劑的光催化活性。系統(tǒng)研究了特定形貌光催化劑的形成機理、復合光催化劑可見光催化性能提高的機理和污染物的降解機理，揭示了材料的微觀結構、能帶結構與光催化性能之間的關系，探索了高性能可見光催化材

4、料可控構筑的新途徑，為鋅、鉍系/石墨烯復合可見光催化劑的制備和在難降解有機廢水處理中的應用提供了理論依據(jù)。主要研究成果如下:
　　(1)采用碳模板輔助法制備了柱狀ZnO和ZnSnO3納米中空球，將其通過水熱法進一步與石墨烯復合，制備出了ZnO/RGO和ZnSnO3/RGO新型納米復合光催化劑。研究結果顯示:特定形貌的形成源于納米碳球表面的官能團通過配位或靜電作用力聚集大量的Zn2+離子，經(jīng)煅燒處理使碳球消失所致;ZnO/RGO和Z

5、nSnO3/RG均具有優(yōu)異的可見光催化活性，兩者對MZ的降解效率均提高了30％左右;新型光催化劑活性的提高與復合RGO導致的高光利用率、高吸附性能和高量子產(chǎn)率有關。
　　(2)利用超聲波輔助原位生長技術制備出菱形ZnMoOx/RGO新型復合光催化劑。研究發(fā)現(xiàn): ZnMoOx為ZnMoO4和ZnMoO3的混合晶型，原位生長過程開始于氧化石墨烯(GO)表面的含氧基團與Zn2+離子的充分接觸形成的“核心”;復合3 wt％ RGO的ZnM

6、oOx/RGO催化劑對RhB的降解率最高，是ZnMoOx降解率(28.4％)的3.4倍，且具有較好的光穩(wěn)定性;ZnMoOx/RGO光催化劑活性的提高歸因子復合RGO導致的光吸收性能的改善、帶隙的窄化和光生電子空穴對的有效分離。此外，研究還表明ZnMoOx/RGO具有良好的電容器性能和抑菌性能。
　　(3)提出了一條在低溫水熱條件下，精細調控合成不同形貌BiVO4的新途徑。研究表明:該催化劑的形貌可通過加入氫氧化鈉或氨水的份量來精細

7、調控，不同pH值下BiVO4的最終形態(tài)結構取決于成核作用和晶體生長的競爭，啞鈴型BiVO4層級結構的形成過程符合典型的奧斯特瓦爾德熟化機制;光生h+是BiVO4降解體系中的主要氧化物種;形貌可控的BiVO4光催化劑具有優(yōu)越的自然太陽光光催化活性。催化劑光催化性能的提高與其比表面積和長寬比無關，而與其特定低溫水熱條件下產(chǎn)生的特定形貌有關。利用水浴還原法制備出了三維針狀捆型BiVO4/RGO新型復合光催化劑，研究發(fā)現(xiàn):復合1wt％RGO的光

8、催化活性最高，對RhB的降解率為98.5％，比BiVO4提高了65％，且具有較好的穩(wěn)定性;BiVO4/RGO光催化劑活性的提高與比表面積無關，而與光吸收性能的改善和電子空穴復合率的減小有關。
　　(4)利用化學沉淀-水浴復合法制備出了新型BiOCl/RGO復合光催化劑。研究表明:含有1 wt％ RGO的復合光催化劑活性最好，對SN的降解率為82.7％，比BiOCl提高了30％;該復合催化劑光催化性能的提高與其比表面積和帶隙能無關，