随着工业化、现代化的进程,水污染、空气污染等环境污染接踵而来。人类健康受到水污染等环境污染的严重影响。工业废料的不当处置是水体污染的主要来源之一。染料工业,纺织工业,皮革制革和制药等化工厂消耗相当多的潜在致癌物质。此类物质进入水体,就会成为水生生物和人类健康的致命危害。迄今为止,已经采取了许多措施以提高废水处理效率。各种物理或化学方法,如絮凝、吸附、光催化等用于去除或降解废水中的污染物。物理方法仅可分离污染物,而化学方法能够降解污染物。但是化学方法有可能产生了二次污染,即从处理过的水中除去化学物质。避免化学处理方法造成二次污染也具有一定的挑战性,是一个研究热点。一些研究引入了催化剂载体材料,为废水处理后回收催化剂提供了可能性。这些研究还采用环保材料作为催化剂的载体,通过提高催化效率,减少催化剂用量,使整个过程更加符合环保要求。本论文主要研究了金属硫属元素化物在疏水和亲水纤维素基气凝胶表面的附着;制备了金属硫化物功能化纤维素气凝胶,用于光催化和类芬顿法从废水中去除及降解有机染料。基于纤维素气凝胶具有优异的吸附能力,且易于改性,纤维素气凝胶作为催化剂的载体材料展现了巨大潜力。在本研究中,我们选择了金属硫族化合物家族的硫化铜(CuS),硫化镍(NiS)和硫化镉(CdS),研究了这三种催化剂与纤维素材料的相容性和对有机染料的降解性能。首先合成了由大孔三维结构组成的CBA(纤维素基气凝胶),然后采用原位沉积将硫化铜(CuS)光催化剂负载在CBA上。六方CuS光催化剂沉积在CBA外壁和内壁上。CuS/CBA复合催化剂具有大的比表面积并含有不同的官能团,能有效吸附、降解亚甲基蓝(MB),孔雀石绿(MG),甲基紫(MV)和罗丹明蓝(RhB)。借助x射线衍射仪分析(XRD),扫描电子显微镜能谱图(SEM-EDX),X射线光电子能谱(XPS),傅里叶变换红外(FT-IR),紫外-可见漫反射光谱(UV-VisDRS)和原子吸收分析(AAS)详细表征了负载催化剂的纤维素气凝胶。单独CuS的光降解率为67.4%,以CuS/CBA为催化剂,可见光下MB光降解率为94.1%,提高了降解效率。另外,还研究了初始MB浓度,pH变化和CuS/CBA剂量变化对反应动力学的影响。CuS/CBA复合催化剂进行了Photo-Fenton反应,产生羟基自由基,在6分钟内分解97%MB。H2O2抑制光生电子-空穴对的重组并在反应体系中产生额外的羟基自由基,进而导致更快的降解速率。类似地,还进行了关于镍硫化物(NiS)和g-C3N4/NiS催化剂在3D-CBA上的官能化的研究,并且通过X射线衍射仪(XRD),EDS-SEM、FT-IR分析和EDS-SEM进行分析复合催化剂性能。我们的研究为纤维素基气凝胶功能化NiS,ZnS,CdS,CoS和其他金属硫属元素化合物提供了一条途径,以满足特定的应用需求。该研究提供了一类有前途的环保型催化剂复合材料,其性能得到改善,并且易于回收。