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针对传统光催化剂在应用过程中存在的表面吸附率低、禁带宽度大和难以回收等缺点,本文以水滑石(LDHs)优异的吸附性能和可塑的光催化性能为导向,通过将Zn、Cu、Ni等过渡金属元素引入镁铝水滑石主体层板,替换镁氧八面体中的镁离子,合成金属掺杂光催化材料,通过调变层板金属离子的种类和比例,探索禁带宽度变化的规律,采用实验和理论计算相结合的手段,对金属掺杂LDHs系列的晶体结构、稳定性、能级特征进行深入研究,并探讨了光催化过程的影响因素和动力学特征；同时,基于水滑石(LDHs)层状结构特殊性,通过高温焙烧的方法优化水滑石吸附性能,考察不同影响因素对吸附的影响,择优选取实验条件,提高材料表面吸附率,并考察了吸附过程的动力学和热力学,结合Materials Studio理论计算结果,推测吸附机理。本论文的主要研究内容与结果如下：1、在MgAl-LDHs层板中引入含有催化活性的组元Cu元素,合成结构性质稳定的CuMgAl-LDHs,在合适波长的光照下,Cu元素的部分d轨道参与到价电子的跃迁过程,整体上降低导带底的化学势能,对可见光响应范围拓宽,使禁带宽度变窄。当价带电子跃迁到导带,产生的电子-空穴对一部分被OH-、H20和02等俘获,与吸附在粒子表面的罗丹明B发生反应,生成一种氧化能力很强的自由基HO·,再对罗丹明B进行降解。在最佳实验条件(13℃、pH=7.84)下,150mg的LDHs对50mL、浓度为10μmol/L的罗丹明B溶液的降解率高达85.2%；并且光催化降解量所占比重超过50%。随着Cu含量的增加,降解速率降低,理论降解率升高。2、采用双滴共沉淀法在传统LDHs层板中引入Ni元素,制备不同配比的Ni3-nMgnAl-LDHs。结构表征和理论计算数据表明,随着层板Ni离子的增加,体系稳定性逐渐下降,Ni替换层板Mg离子难度增加,虽然部分可以带来姜泰勒稳定化能,但Ni2+本身具备姜泰勒畸变会很大程度地影响层板的稳定性。在含Ni水滑石骨架中加入Mg元素,一方面增强了结构的稳定性,另一方面使Ni活性组元的催化性能得以发挥,经Kubelka-Munk公式计算得到,三种样品的禁带宽度约为2.50eV,Ni1Mg2Al-LDHs最小为2.43eV,其结构稳定性亦最强,30℃下投入量为1mg/L Ni1Mg2Al-LDHs对初始浓度为10μmol/L的罗丹明B降解率达到99.7%。3、以Zn掺杂镁铝水滑石体系为主体,在光催化材料制备与表征之后,应用到难以处理的有机污染物中,考察其光催化性能。在合适的光源照射下,分别考察初始pH、光催化剂投放量、光照时间、温度及不同金属元素掺杂量对染料光催化降解的影响,初步得出掺入合适比例和种类的金属阳离子对LDHs的光催化活性有所提高；此外,研究了光催化过程的动力学,发现光催化降解过程符合准二级动力学方程,由此可以推测整个光催化过程进行的方向和限度。4、以Mg/Al=3的水滑石(MgAl-LDHs)为前体,采用高温焙烧的方法使LDHs层状结构坍陷,转化为金属组分分散均匀的金属复合氧化物(MgAl-LDO),所获得的LDO比表面积增大,且对染料废水表现出更强的吸附能力。将其分别应用于Acid Black24(AB24)、Acid Red88(AR88)、Acid Orange3(AO3)、Acid Violet90(AV90)四种阴离子染料的吸附中,考察了不同因素对MgAl-LDO吸附性能的影响,并在不同温度下研究吸附过程的热力学和动力学机理。结合Materials Studio5.5软件模拟染料分子在吸附剂上的排列分布,推测MgAl-LDO对阴离子染料的吸附机理。