光催化技术能够将光能转化为化学能,从而实现对有机污染物的降解,在废水处理领域备受关注。但仍存在光催化剂光响应差、光生电子空穴对复合率高、光腐蚀严重等不足。因此,开发高活性、高稳定性的光催化剂,构建更高效的光催化反应体系是提高光催化降解效率的关键。本文利用硅质壳的多孔网状结构,将其与CeO₂掺杂,制备Shell-Ce材料,构建Shell-Ce/UV体系对刚果红进行光催化降解,实验结果表明,当刚果红浓度为10 mg/L,Shell-Ce投加量为0.7 g/L,初始pH为4时,反应90 min后,刚果红的脱色率为97%,矿化率为52%,催化剂循环使用5次后脱色率仍在85%以上。自由基掩蔽实验确定体系中活性自由基的作用大小为h⁺>·O₂^->·OH。在此体系中,Shell-Ce被光照激发产生e^-和h⁺,与材料表面的O₂、H₂O和OH^-发生反应,产生·O₂^-和·OH,共同与刚果红发生反应。根据Shell-Ce材料的特性,构建过硫酸盐（PS）协同催化体系。用PS捕获光生电子（e^-）,实现Shell-Ce材料光生载流子的高效分离,同时能够活化PS,产生硫酸根自由基（SO4·^-）,提高对刚果红的降解效果。Shell-Ce/PS/UV体系在最佳条件下,反应90 min后刚果红的脱色率为97%,矿化率为70%,催化剂循环使用5次后脱色率仍在94%以上。自由基掩蔽实验确定反应体系中活性自由基的作用大小为h⁺>SO₄^·->·O₂^->·OH。在此体系中,PS和Shell-Ce间产生了协同催化作用,PS的加入促进了Shell-Ce材料光生电子空穴对的分离,提高了Shell-Ce的催化活性;同时铈离子(Ce³⁺/Ce⁴⁺)、光生电子（e^-）及其他活性物质（·O₂）又起到活化PS的效果,增加了体系中SO₄^·-的数量,进而提高了脱色效率。将Fe₃O₄与Shell-Ce进行复合,通过化学沉淀法制备Shell-Fe-Ce材料,并将其应用于活化过硫酸盐（PS）光催化降解刚果红。在解决粉体催化剂固液分离难的同时,Fe/Ce双金属间还可能存在协同作用,促进活化PS。Shell-Fe-Ce/UV/PS体系在最优条件下反应90 min对刚果红的脱色率为98%,矿化率为67%,催化剂循环使用5次后脱色率仍可达到96%。自由基掩蔽实验确定反应体系中的活性物质,其作用大小为SO₄^·->h⁺>·O₂^->·OH。Shell-Fe-Ce和PS之间存在协同催化作用,Ce³⁺不仅可以活化PS,也可以促进Fe³⁺还原成Fe²⁺,Fe²⁺又可以将Ce⁴⁺还原为Ce³⁺,从而促进Ce⁴⁺/Ce³⁺,Fe³⁺/Fe²⁺间的转化,能够提高对PS的活化效果。此外,利用LC-MS技术测定了上述各个体系中刚果红的降解产物,发现刚果红虽未全部矿化,但已被降解为小分子有机物。