【摘 要】
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由于当今社会工业和农业的快速发展，很多化学物质由于化学制品、药物的滥用及废水的不充分处置，对水环境造成严重污染，其中一些难降解有机污染物化学成分复杂，用传统方法降解效果一般。故如何实现对难降解有机污染物的有效降解，减少其污染及危害，已成为环境领域的研究热点。在众多的半导体光催化剂中，TiO2具有成本低、性质稳定、环境友好等特点，表现出了最卓越的性能。然而TiO2的光量子效率低、吸附能力差、对太阳光的利用率差等缺陷限制了其发展。石墨烯具有高导电性和极大的比表面积，且由于N原子的原子半径与C原子相似，可以作为
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由于当今社会工业和农业的快速发展，很多化学物质由于化学制品、药物的滥用及废水的不充分处置，对水环境造成严重污染，其中一些难降解有机污染物化学成分复杂，用传统方法降解效果一般。故如何实现对难降解有机污染物的有效降解，减少其污染及危害，已成为环境领域的研究热点。在众多的半导体光催化剂中，TiO2具有成本低、性质稳定、环境友好等特点，表现出了最卓越的性能。然而TiO2的光量子效率低、吸附能力差、对太阳光的利用率差等缺陷限制了其发展。石墨烯具有高导电性和极大的比表面积，且由于N原子的原子半径与C原子相似，可以作为电子供体掺杂，故氮掺杂石墨烯(NG)可以为TiO2光生电子提供载体，减少光激发载流子的复合，使光吸收范围红移，提高光催化活性，是TiO2的优秀载体。
本文通过水热法制备了NG/TiO2复合光催化剂，并通过XRD，SEM，TEM，XPS，Raman，BET，UV-VisDRS和PL八种表征方法对其进行表征。以甲基橙(MO)和乙草胺为目标污染物，研究了NG/TiO2的光催化性能，分析了对降解效率有影响的因素。主要的研究内容如下：
(1)以HF为TiO2的表面刻蚀剂，尿素为NG的氮源，采用水热法制备了纳米NG/TiO2复合光催化剂。表征结果表明：NG/TiO2复合材料为纯锐钛矿相；纳米颗粒尺寸为43nm；TiO2为中空球型，NG部分薄层堆叠形成多层结构；TiO2与NG通过化学键紧密结合；比表面积较大且孔径主要为3.95nm介孔结构；在可见光区域具有良好的响应能力；光生电子-空穴对可有效地分离。
(2)通过实验室实验研究了纳米NG/TiO2对MO的降解效率及其影响因素。当复合比例为7wt%时，对MO的吸附量最高；添加0.1g光催化剂时，对MO的降解效率最高；反应条件对降解效率影响大，按照效率由高到低排序为UV/H2O2＞UV＞太阳光/H2O2＞太阳光；不同复合比例的光催化剂对MO的降解效率不同，由高到低排序为5wt%＞7wt%＞9wt%＞3wt%＞1wt%＞纯TiO2。
(3)在太阳光条件下，对纳米NG/TiO2降解乙草胺的降解效率及其影响因素进行了实验室实验。一定的pH范围内，最佳的降解条件为pH=9，光催化剂用量为0.2g且H2O2添加量为2mL时光催化体系对乙草胺溶液的降解效率最高，太阳光照条件下反应240min后对乙草胺的降解率可达92.33%。
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