有毒有机物引起的环境污染问题已成为制约当今人类社会文明发展的重大问题。而消除环境这些污染需要消耗大量的能源,这为日益枯竭的能源问题带来更大的冲击,而光催化降解技术被认为是解决这一问题的最有潜力的途径之一,因此,研究开发高性能光催化剂材料成为了国际上广泛关注的重大课题。为此,本论文针对如何有效利用太阳能中43%的可见光这一关键,对层状LiTaWO₆催化材料进行改性柱撑,制备了钽钨酸基复合光催化剂。考虑LiTaWO₆是低比表面、无孔材料,而有机污染物一般较大,因此有必要在钽钨酸基复合催化剂中引入介孔结构,以满足反应物和产物在孔道中迅速扩散的需要,为此,介孔结构的引入和催化活性的可见光化成为论文的两大关键。本论文利用XRD、TG、SEM、UV-Vis、IR、BET、XPS和表面电位测定等表征手段对复合催化剂的结构、性质等进行了研究,并讨论了其对光催化性能的影响。具体研究内容如下:1.采用高温固相法成功合成了掺杂钽钨酸盐Li_1+3xTa_1-xCo_xWO₆和Li_1+2xTa_1-xRE_xWO₆ （RE = Nd、Pr、Er）。以Li₂CO₃、Ta₂O₅、WO₃、Co（CH₃COO）₂·4H₂O和稀土氧化物为原料,在900°C下焙烧制备了一系列不同掺杂含量的层状钽钨酸掺杂材料Li_1+3xTa_1-xCo_xWO₆和Li_1+2xTa_1-xRE_xWO₆。通过XRD、UV-Vis漫散射谱、XPS、BET等对该材料的组成、结构、光吸收性质以及金属离子的掺杂方式进行了表征;并通过对亚甲基蓝的降解对其光催化活性进行了评价。研究结果表明,钴掺杂提高了层状钽钨酸基光催化剂的可见光催化活性,而稀土掺杂虽不能实现钽钨酸盐的催化化活性可见光化,却很大程度上提高其对亚甲基蓝紫外光下光催化活性,其中,以RE掺杂摩尔含量为0.5%的掺杂样品对亚甲基蓝的降解活性最高。将实验制得的Li_1+3xTa_1-xCo_xWO₆或者Li_1+2xTa_1-xRE_xWO₆酸交换得到质子化产物H_1+3xTa_1-xCo_xWO₆,在超声波破碎下,与TBAOH反应,成功剥离成单分子层,剥离率达90%。ζ电位测定分析表明,在pH为5¹1的范围内,表面ζ电位基本不变（-61 -63mV）,溶胶相对稳定,其等电点在pH=1以下。2.采用改良的剥离重堆积技术成功制备了具有介孔结构的Co-TaWO₆插层材料。在室温、超声震荡下,钽钨酸单分子层与乙酸钴反应,成功制备了钴插层钽钨酸复合材料。虽XRD分析表明其层间距增量仅为0.3 nm,但N₂等温吸附-脱附分析表明,样品存在 4.1 nm介孔峰,比表积为 34 m² g^-1。热分析表明,该柱撑复合材料具有较好的热稳定性。UV-Vis漫散射谱、红外光谱、XPS等测试插层复合材料中主、客体间的相互作用,导致UV-Vis吸收边红移。对亚甲基蓝在可见光下的降解的研究结果表明,与钴掺杂的材料Li_1+3xTa_1-xCo_xWO₆相比,钴插层更大幅度地提高了层状钽钨酸基催化剂的可见光光催化活性。本文对其活性进一步增强的原因结合材料结构表征的结果进行了合理的探讨。3.采用改良的剥离重堆积技术成功制备了具有介孔结构的REO_y-TaWO₆ （RE = Nd、Pr、Er）插层材料。在60°C、超声震荡下,钽钨酸单分子层与稀土溶胶反应,成功制备了稀土插层钽钨酸复合材料。XRD分析表明其层间距增量为0.45 nm;N₂等温吸附-脱附分析表明,样品存在 4.1 nm介孔峰,比表积为50 60 m² g^-1;热分析表明,该柱撑复合材料具有较好的热稳定性;UV-Vis漫散射谱、红外光谱、XPS等测试结果表明,插层复合材料中主、客体间的相互作用,导致UV-Vis吸收边小幅度红移,但未及可见光区域;对亚甲基蓝光催化降解研究表明,与稀土掺杂样品Li_1+2xTa_1-xRE_xWO₆一样,稀土插层未能实现钽钨酸光催化活性的可见光化,但却能更大幅度地提高紫外光下的光催化活性。4.在制备合成Li_1+2xTa_1-xRE_xWO₆和Co-TaWO₆二元复合体系的基础上,采用改良的剥离重堆积技术首次成功制备了具有介孔结构的Co-Ta_1-xRE_xWO₆ （RE = Nd或Er）三元复合插层材料。即在室温、超声震荡下,将稀土掺杂的钽钨酸纳米片层与乙酸钴反应,制备得到Co-Ta_1-xRE_xWO₆复合插层材料。对其进行了XRD、TG、UV-Vis、IR、BET、SEM、XPS等材料结构的表征,并通过对亚甲基蓝可见光下的降解对其光催化进行了评价。研究结果表明,与Li_1+2xTa_1-xRE_xWO₆和Co-TaWO₆二元复合体系相比,Co-Ta_1-xRE_xWO₆复合插层材料具有更高的可见光光催化活性,其中以RE掺杂摩尔含量为0.5%时,Co-Ta_1-xRE_xWO₆复合插层材料的光催化活性最佳。本文对其活性进一步增强及RE掺杂含量对催化活性的影响原因进行了合理的探讨。4.作为对Co-Ta_1-xRE_xWO₆复合体系的比较,在制备合成Li_1+3xTa_1-xCo_xWO₆和REO_y-TaWO₆二元复合体系的基础上,采用改良的剥离重堆积技术成功制备了具有介孔结构的REO_y-Ta_1-xCo_xWO₆ （RE = Nd或Er）三元复合插层材料。对其进行了一般的材料结构表征,并通过其对亚甲基蓝的降解对其光催化进行了评价。研究结果表明,由于量子尺寸效应,该改性方法未能实现层状钽钨酸基复合材料光催化的可见光化,然而REO_y-Ta_1-xCo_xWO₆复合插层材料的紫外光光催化活性明显优于REO_y-TaWO₆二元复合体系,其中以钴掺杂摩尔含量为0.5%时光催化活性最佳。5.采用剥离-重堆积技术和溶胶凝胶技术相结合的方法成功制备了SnO_2-Ta_1-xCo_xWO₆和SnO_2- Ta1-xNdxWO₆柱撑复合材料,通过XRD、N₂等温吸附-脱附等分析表明,其层间距增量为2.05 nm,比表积为 90 m2/g,存在 4.0 nm峰的介孔峰。热分析表明,该柱撑复合材料的热稳定性能良好。UV-Vis漫散射谱、红外光谱、XPS测试结果表明,SnO_2-Ta_1-xCo_xWO₆和SnO_2- Ta1-xNdxWO₆柱撑复合材料中主、客体间存在较强的相互作用,导致UV-Vis吸收边红移,O 1s结合能增大。对亚甲基蓝的可见光降解表明SnO_2-Ta_1-xCo_xWO₆和SnO_2-Ta1-xNdxWO₆柱撑复合材料具有较高的可见光催化活性。