【摘 要】
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全球水污染问题日益引起人们的重视,开发一种简便有效的方法治理水体污染是人类一个急需解决的问题。在所有治理手段中,光催化处理有机污染物的技术,由于其价廉、无毒、节能、高效的优势,逐渐成为当前国际热门研究领域之一。金属-有机骨架（MOFs）具有比表面积高、孔隙率高、热稳定性好等优点,并且它的物理和化学性质可以通过使用不同的有机配体或金属离子来调节,致使MOFs在光催化降解方面成为一类潜在应用前景的多孔
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全球水污染问题日益引起人们的重视,开发一种简便有效的方法治理水体污染是人类一个急需解决的问题。在所有治理手段中,光催化处理有机污染物的技术,由于其价廉、无毒、节能、高效的优势,逐渐成为当前国际热门研究领域之一。金属-有机骨架（MOFs）具有比表面积高、孔隙率高、热稳定性好等优点,并且它的物理和化学性质可以通过使用不同的有机配体或金属离子来调节,致使MOFs在光催化降解方面成为一类潜在应用前景的多孔材料。然而,电子和空穴的快速复合仍然是限制MOFs发展的重要因素。铋系材料的电子结构有O2p和Bi6s轨道杂化而成,有合适的带隙,可利用可见光产生活性氧自由基,引发氧化还原反应。但铋系材料对可见光能利用率低、比表面积小、活性位点不足等缺点。为了解决上述问题,采用复合或形成多种形式的异质结,以期改变禁带宽度、提高光量子产率、促进光生电子-空穴的有效分离。因此,本工作合成了双金属有机骨架（NH2-MIL-125（Ti-Zr））,并将双金属MOFs与铋系材料复合,发展了具有异质结结构的Bi OCl@NH2-MIL-125（Ti-Zr）和Bi OClx I（1-x）@NH2-MIL-125（Ti-Zr）复合光催化剂的制备新方法,应用于光催化降解水体中有机污染物,获得了较高的降解效率,详细探讨了光催化降解机理。本论文主要研究内容如下:第一章:简述了水体污染物去除方法,MOFs和Ti-MOFs及复合光催化剂合成和应用研究进展,以及光催化降解机理和铋系材料的光催化降解的研究进展。第二章:采用溶剂热法,发展了双金属有机骨架的制备方法和探讨了光催化降解罗丹明B（Rh B）的机理。以2-氨基对苯二甲酸配体,钛酸异丙酯和正丁醇锆为配位金属离子前驱体,采用溶剂热法合成了NH2-MIL-125（Ti-Zr）,详细考察了正丁醇锆的用量对光催化降解性能的影响。当Zr离子的掺杂量为15%时,其光催化降解的拟一阶动力学常数为NH2-MIL-125（Ti）的3倍,并且在重复实验中,表现出优异的稳定性。循环使用4次后,仍保持81%的降解率。实验结果表明,与NH2-MIL-125（Ti）相比,NH2-MIL-125（Ti-Zr）对Rh B具有更好的催化降解的效果。自由基猝灭实验表明,Rh B的光催化降解起主要作用的是超氧自由基（·O2-）。第三章:在BiOCl反应体系中,加入NH2-MIL-125（Ti-Zr）,原位合成了Bi OCl,制备Bi OCl@NH2-MIL-125（Ti-Zr）复合材料。获得了优异的异质结结构的光催化剂,并研究了其光催化降解酸性红B（ARB）的性能。相比于纯NH2-MIL-125（Ti-Zr）和Bi OCl,复合材料具有最好的光催化活性。详细考察了MOFs用量对复合材料的光催化降解性能的影响,当MOFs的掺杂量为6%时,复合材料的光催化性能最好,其光催化降解率分别为MOFs和Bi OCl的2.7倍和5.9倍,并且在重复实验中,表现出优异的稳定性。循环使用3次后,仍保持70%以上的降解率。自由基猝灭实验表明,ARB的光催化降解起主要作用的是光生空穴（h+）,并提出了一种可能的光催化降解机理。第四章:为了进一步增强对可见光的吸收,在Bi OCl@NH2-MIL-125（Ti-Zr）的合成的过程中,通过KI的添加,来合成具有Bi OI的Bi OClx I（1-x）@NH2-MIL-125（Ti-Zr）复合催化剂。探讨了光催化降解ARB的机理,详细考察了Bi OI的用量对光催化降解性能的影响。实验结果表明,当Bi OI的含量为0.2时,光催化性能最好,在可见光照射90min后,ARB的催化降解率为94.6%,远高于Bi OCl@NH2-MIL-125（Ti-Zr）。并且在重复实验中,表现出优异的稳定性,循环使用3次后,仍保持90%以上的降解率。并对主要的活性物质进行了猝灭实验,通过分析可知,光生空穴（h+）占主导作用,并在此基础上提出了一种可能的光催化降解机理。第五章:对光催化降解水中的有机污染物进行了展望,提出了目前光催化剂的合成方法和实际应用存在的相关问题。
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