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污染物的高效快速去除对环境保护和修复具有重要意义。传统的物理吸附、化学氧化和生物法在去除污染物方面发挥了重要作用,但仍然存在一些需要改进的地方,例如可以提高去除速率、杜绝二次污染等。光催化法是污水处理技术的组成部分之一,该技术可以利用太阳光将难以被微生物降解的大分子污染物降解成小分子无毒害或低毒性物质,提高其可生化性,甚至完全矿化成CO2和H2O;此外,还可以将剧毒的致癌物质Cr(Ⅵ)还原为低毒的Cr(III)。因此,光催化法具有廉价、环保和生态等优点。目前最具有实际应用前景的光催化剂是无毒、廉价的半导体材料TiO2,然而易团聚、难分离的缺陷也严重阻碍了其效能发展。因此推进光催化技术的主要任务之一是探究新型光催化材料。金属-有机骨架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)是一类由金属离子和有机配体组成的多孔材料,其在光催化、气体分离、CO2捕捉、传感、荧光、药物负载和吸附去除污染物等诸多领域都表现出乐观的应用潜力。以光催化为例,MOFs结构可调,易于制备复合材料,在一定程度上具有设计性,因此吸引了广泛关注。本文基于光催化还原Cr(Ⅵ)及降解有机污染物这一实际要求,合成锌系MOF材料并探究其光催化性能。此外,将Zn-MOF与石墨相氮化碳(g-C3N4)制备复合材料以改善催化剂的光吸收特性,并深入研究了光催化反应过程的影响因素、反应机理以及催化剂的重复利用性等。本论文的主要研究内容如下:1.以锌为中心金属离子,顺-1,3-二苄基咪唑-2-酮-4,5-二羧酸(H2L)与刚性的4,4’-联吡啶(bpy)为配体构筑MOF材料,制备出产物Zn(bpy)L(BUC-21)。分别用单晶X-射线衍射(SCXRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)和热重(TGA)等进行表征。选择Cr(Ⅵ)和4种有机染料(亚甲基蓝(MB)、罗丹明B(Rh B)、甲基橙(MO)和活性艳红X-3B(X-3B))作为目标污染物,研究了BUC-21的光催化活性、酸碱稳定性以及混合体系下的光催化性能。结果表明,BUC-21能在pH为2-12范围内保持结构稳定并表现出高效的光催化活性。其光催化还原Cr(Ⅵ)及降解有机染料的效率远远高于相同条件下的商品化TiO2(P25)。在Cr(Ⅵ)/染料混合体系中,Cr(Ⅵ)还原效率不变而染料降解效率降低。活性物质捕捉实验表明,造成该现象的原因是混合溶液中的Cr(Ⅵ)和染料存在电子竞争作用。基于瞬时光电流和活性物质捕捉实验,提出了BUC-21可能的光催化机理。2.BUC-21具有很好的稳定性及超高的光催化活性,但仅受紫外光激发的特点限制了其应用范围。为了扩大BUC-21的应用范围,本章选择对可见光响应的半导体材料g-C3N4与BUC-21制备复合材料g-C3N4@BUC-21,复合方法为机械研磨法。对复合材料进行PXRD、TGA、FTIR、UV-vis DRS和透射电镜(TEM)等表征。结果显示,g-C3N4包裹于BUC-21表面,这种结合方式有利于g-C3N4吸收可见光。探究g-C3N4@BUC-21在可见光照下光催化还原Cr(Ⅵ)及降解染料MB的活性。实验结果表明,复合材料光催化活性得到有效提高,其中还原Cr(Ⅵ)效率比相同条件下纯g-C3N4提高了82%。提高pH值有利于MB的降解,当pH值为12时,MB的去除率为100%;而当pH值降低为3时,MB的降解效率仅为50%。该结果可以用活性物质捕捉实验数据进行分析,即pH值增加时容易诱导羟基自由基(·OH)的产生,大量的·OH促进了MB的降解。3.经过制备复合材料,解决了BUC-21光响应区域的限制。但是考虑到构筑BUC-21的配体较为昂贵,本章选择一种廉价、稳定的经典Zn系MOF材料ZIF-8,将其与g-C3N4进行复合。由于ZIF-8的合成方法多样,因此复合材料的制备方法不受限于机械研磨法。实验选择原位法制备g-C3N4@ZIF-8复合材料,即在ZIF-8合成过程投加g-C3N4。对复合材料进行了系列表征,包括PXRD、TGA、FTIR、UV-vis DRS和TEM等。实验探究了g-C3N4@ZIF-8复合材料在可见光下降解MB的活性。结果显示,g-C3N4与ZIF-8复合比例对产物光催化活性有明显影响。其中ZIF-8:g-C3N4=4:1时产物活性最高,降解MB比相同条件下的g-C3N4提高了43%。实验探究了pH值、共存离子对光催化过程的影响。结果显示,该体系降解MB同样趋向于高pH值。与g-C3N4@BUC-21不同的是,即使在中性条件下,·OH也是降解MB的主要活性物质。当体系中存在Cl-、NO3-或CH3COO-时,MB的去除率明显降低。