与半导体材料相结合的超声波催化降解技术近年来在处理环境污染问题上得到了广泛的关注。声催化降解技术具有很多其他技术难以取代的优点,如穿透力强,传导模式特殊,降解效率较高以及操作简单等等。因此,它成为了一种高效处理透明度低或者非透明的有机染料废水的方法。在过去,TiO₂被作为光催化剂,应用于染料废水的降解之中。TiO₂的禁带宽度（Eg）是3.2 eV,它的导带电势（CB）为2.91 eV,价带电势（VB）为-0.29 eV。对于一些结构简单的有机染料,TiO₂可以相对较有效的对其进行降解,然而,对于一些特殊的化学结构稳定的有机污染物,TiO₂的降解效果显得力不从心。具有宽的禁带间隙（Eg）的半导体理应具有更强的声催化降解活性,显然,为了更好的降解特殊的有机污染物,选择某种宽禁带的半导体氧化物作为声催化剂是很有必要的。ZrO₂的禁带宽度（Eg）为5.0 eV,因此它是一种宽禁带半导体材料,并且具有较低的价带电势（VB）3.91eV。由此可见,ZrO₂在超声波的照射下理应具有更强的氧化能力。然而,禁带间隙（Eg）过宽的ZrO₂只能利用声致发光中所产生的一小部分紫外光。另一方面讲,在超声波催化降解过程中,电子（e-）和空穴（h+）是极易复合。因此,为了拓宽光响应范围以及防止ZrO₂的光生电子（e-）和空穴（h+）复合,选取一种窄带半导体与ZrO₂复合是当务之急。CdS是一种新型的窄带半导体,其禁带宽度（Eg）为2.42eV,如此的结合将会大大增强ZrO₂的声催化降解效率。上转换发光剂可以吸收可见光或者红外光,然后发射出紫外光,进而满足宽带半导体催化剂的需求。ZrO₂的较低的价带电位（VB）使它具有较强的氧化能力,但是,只有紫外光才能激发它,某种上转换发光材料应该应用到此声催化剂系统之中。这里,我们用Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂作为转光剂,可以把可见光转化为紫外光,由于它的存在,使ZrO₂的声催化活性大大增强。除此之外,为了进一步提高声催化降解有机污染物的声催化效率,据报道,使用某些无机氧化剂可以有效的辅助声催化以及光催化降解有机污染物。因此,在我们的工作当中,加入了一些高效率、低成本的无机氧化剂用来提高声催化降解效率。在本论文中,我们以CdS@ZrO₂作为主要催化剂,采用了水热-沉淀的方法制备。Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂作为转光剂,通过溶胶-凝胶-煅烧的方法合成。最后通过超声分散-煮沸-煅烧的方法合成声催化剂CdS@(Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂/ZrO₂)。并将所合成的声催化剂CdS@ZrO₂和CdS@(Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂/ZrO₂)以及转光剂Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂通过XRD、SEM、TEM、EDX、XPS、DRS和粒径分布进行表征。并研究了一系列对声催化降解系统起作用的影响因素,如催化剂复合物质的比例,催化剂的加入量,有机污染物浓度,超声照射时间,捕获剂的加入,无机氧化剂的种类及浓度等等。本论文主要研究以下两方面内容:以CdS@ZrO₂复合物作为声催化剂对盐酸哌替啶进行的声催化降解和以CdS@(Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂/ZrO₂)复合物作为声催化剂降解咖啡因。声催化降解机理和可能的声催化降解过程被提出。无机氧化剂的辅助与转光剂的加入不仅提高了声催化活性,而且这种体系对环境中的污水处理也将提供了新的启示。