抗生素耐药性每年导致数十万人死亡,造成了重大的全球健康隐患,水环境中的抗生素残留成为亟待处理的弊端。这些年来光催化氧化技术运用遍及,这一技术指的是利用氧化材料和紫外光的配合氧化作用将废水中的有机物分子去除,完成净化废水的目标。使用光催化降解技术,可以使含有药物的废水得到净化,通过多相催化反应过程产生的有机物中间体也可以得到降解,并且有着安全简便、成本低廉等优势。同时我国钒矿与钽矿的储备较为充足,它们多样的化合价态、卓越的光电性能与杰出的催化效率,让钒基与钽基材料成为不可多得的优质光催化材料。因此本论文通过对Ag₃VO₄、NH₄V₄O₁₀、BiVO₄、Bi₃TaO₇和Sn₂Ta₂O₇改性,制备可见光响应的光催化材料并应用于水环境中残留抗生素的降解。具体研究内容如下:（1）通过在多孔氮化碳（mpg-C₃N₄）上锚固微小的Ag₃VO₄颗粒,合成了Ag₃VO₄/mpg-C₃N₄半导体异质结材料,同时探究在模拟太阳光下这一材料降解四环素（TC）的性能及机理。所合成的Ag₃VO₄/mpg-C₃N₄对TC的光催化去除效率在90 min内可达83.2%,并且在5个循环后也没有观察到明显的失活,从而推断出该光催化剂有着不凡的再使用性。此外还通过活性自由基猝灭实验、ESR光谱和HPLC-MS分析,阐明了Ag₃VO₄/mpg-C₃N₄在模拟太阳光下光催化降解TC的可能机理和中间产物。（2）通过简单的加热回流法将CdS量子点加载到超薄的NH₄V₄O₁₀纳米薄片上。CdS/NH₄V₄O₁₀因其独特的零维/二维（0D/2D）结构和组成优势,对阿莫西林（AMX）的光降解表现出显著的降解活性和较高的稳定性。CdS/NH₄V₄O₁₀光催化剂在120 min内对AMX的光催化去除效率可达90.6%。这是由于2D超薄的NH₄V₄O₁₀使其内部的NH₄⁺裸露于表面,从而更好的吸附AMX,同时特殊的异质结构带来了较大的比表面积,促进了光生电荷的分离与转移和更多活性位点的产生,为光催化氧化还原反应带来优势。进一步由ESR光谱、活性自由基捕获实验结果和HPLC-MS分析阐明了AMX的光降解途径与CdS/NH₄V₄O₁₀光催化降解机理。（3）通过简单的回流法制备了超薄二维C₃N₄纳米片与超薄二维NH₄V₄O₁₀纳米片复合的二维/二维（2D/2D）光催化剂,并研究了它在模拟太阳光下对环丙沙星（CIP）的降解性能及机理。实验结果表明,在120 min内C₃N₄/NH₄V₄O₁₀光催化剂对CIP的去除效率可达91.4%,并且还在5个循环后展示了杰出的稳定性。C₃N₄/NH₄V₄O₁₀光催化剂因其独特的2D/2D结构,在CIP的光催化去除中提供了优异的吸附活性与极多的活性位点。同时,基于DRS、PL、ESR和活性自由基捕获实验结果,阐明了C₃N₄/NH₄V₄O₁₀光催化降解CIP的机理。（4）使用简便的水热法合成了碳量子点（C-dots）介导的具有海绵结构的Sn₂Ta₂O₇/SnO₂异质结纳米复合材料,同时探讨了在模拟太阳光下这一材料降解AMX的活性及机理。实验结果表明C-dots/Sn₂Ta₂O₇/SnO₂在模拟太阳光条件下对AMX的光催化去除效率在120 min达到88.3%,同时经过4次循环后不出现失活。C-dots修饰的光催化剂由于其独特的上转换光致发光,通过捕获近红外太阳光来提高太阳能的利用。同时,多孔海绵结构和大量的微小C-dots通过增大比表面积来提高吸附性能。此外经过密度泛函理论计算（DFT）和HPLC-MS分析等实验,阐明了AMX的光降解途径与C-dots/Sn₂Ta₂O₇/SnO₂的降解机理。（5）用简便的水热法合成了一种新型的C-dots敏化2D-2D BiVO₄/Bi₃TaO₇异质结纳米复合材料,制备的C-dots/BiVO₄/Bi₃TaO₇在模拟太阳光下对各种抗生素的去除性能良好。对TC、AMX和CIP的光催化去除效率分别为91.7%、89.3%和87.1%,在10次循环后并无显著的失活。同时评估了TC、AMX和CIP的抗生素混合溶液的光催化降解性能,证实制备的样品对实际废水有潜在的处理效果。此外,基于DRS、PL、HPLC-MS、ESR和活性自由基捕获实验结果阐明了C-dots/BiVO₄/Bi₃TaO₇的光催化降解机理。