世界人口的持续增长大大增加了对农业和工业产品的需求,这不可避免地导致向环境中排放的有机污染物量迅速增加。光催化降解污染物被认为是最经济、环境友好的策略之一,它是利用光催化剂将光能转化为化学能,产生自由基,再将有机废水氧化成无害的底物。典型的光催化剂氮化碳（C₃N₄）是一种层状堆积的无毒聚合物,具有良好的能带结构、高稳定性和低成本等优点。然而,在实际应用中往往受到比表面积小、对光利用率不高、电导率差、光致电子-空穴对复合快等制约。将其与半导体复合构建异质结可以有效改善这些问题。本论文主要发展了一种简单的插层-剥离策略,将铁系金属氧化物与C₃N₄复合构建异质结构,可作为高效的光催化剂降解有机污染物。具体的研究内容如下:1、将三聚氰胺水热处理合成层状C₃N₄前驱体,在采用真空辅助插层过程将Co²⁺离子插入到前驱体的层间。随后,C₃N₄前驱体被剥离成纳米薄片,在原位热缩聚的同时形成尺寸约为15 nm的Co₃O₄纳米粒子,得到Co₃O₄/C₃N₄异质结构。其高比表面积使表面暴露出更多的活性位点。含有氧空位的Co₃O₄纳米粒子与C₃N₄之间产生Type-II传递机制,可以有效分离光生电子-空穴对,提高电子迁移率。异质结对亚甲基蓝的光催化降解率达到99.5%,并具有优异的循环稳定性。研究表明,·O₂^-是降解过程中的主要活性氧化物质。2、采用相同的策略,制备了Fe₂O₃/C₃N₄异质结光催化剂,其中Fe₂O₃纳米粒子的尺寸约为8 nm。与片层结构C₃N₄相比,异质结的可见光相应范围增加、电荷转移电阻有所降低,其Type-II光生电荷转移机制能够高效地分离光生电子-空穴对。异质结对硝基苯的降解率为69%,在反应体系中引入H₂O₂后,其光催化-芬顿降解硝基苯率提升至93%。进一步向反应中加入不同清除剂,证明了活性物质为·OH和·O₂^-。