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TiO2材料具有较高的光反应活性,良好的化学稳定性,低成本以及无毒性等优势,因而被广泛的应用于有机污染物的光催化降解。但是,利用TiO2光催化技术处理环境有机污染物时,目前主要存在如下问题和缺陷:(1)TiO2颗粒与有机物界面相容性差,降低了对有机污染物的吸附效率;(2)TiO2材料具有较大的禁带宽度(Eg,3.0-3.2 eV),可见光响应低,光生电子-空穴易于复合,降低了 TiO2光催化剂的反应效率;(3)TiO2纳米颗粒尺寸小,反应过程中易于团聚,反应结束难以分离回收,降低了光催化剂的使用效率。这些伴随TiO2光催化技术出现的问题,成为制约Ti02光催化技术进一步发展与应用的关键因素。为提高TiO2材料的光催化性能,需要对Ti02材料进行改进处理,但传统策略中还存在着许多缺陷与不足。为解决这些问题,本论文发展了多种TiO2基复合材料的制备新方法来提高光催化材料的比表面积、可见光响应以及分离便利性。(1)将TiO2纳米粒子固载到Si02表面可以提高TiO2光催化剂的吸附及回收利用性能,但传统固载方法中用到的SiO2材料存在比表面积小以及吸附效果差的问题。针对这一问题,本论文利用大比表面积的MCM-41分子筛微球为载体,结合溶胶-凝胶法和水热处理法制备出MCM-41分子筛担载介孔TiO2(MCM-41/mTiO2)复合微球。MCM-41/mTiO2复合微球拥有较大的比表面积(316.8 m2/g),可以为有机污染物分子提供更多的吸附位点,短孔道特征也为有机污染物分子快速接触到二氧化钛光活性层提供了传输通道。良好的光催化活性和吸附能力使得MCM-41/mTiO2复合微球可以用于去除废水中的有机污染物。以MCM-41/mTiO2作为光催化剂,多硝基酚化合物2-仲丁基-4,6-二硝基苯酚(DNBP)作为目标污染物分子,考察了MCM-41/mTiO2复合微球的光催化活性。结果表明,无论是在汞灯照射还是氙灯的照射下,MCM-41/mTiO2复合微球的光催化降解效果都优于商品化的锐钛矿型TiO2和Degussa P25材料。循环实验也证明MCM-41/mTiO2复合微球具有良好的重复使用性能。(2)对Ti02纳米粒子进行碳修饰可以提高可见光响应,但传统方法中合成的碳修饰Ti02材料存在比表面积小,碳修饰量难以调控的问题。针对这一问题,本论文合成了一种PAA-Ti/TiO2复合材料,并以此为基础发展了一种制备碳修饰介孔TiO2的新策略。通过PAA-Ti/TiO2的原位碳化,水热处理以及后续锻烧制备出了一种具有高结晶度,大比表面积和优异可见光响应的碳修饰介孔TiO2材料。在不需要额外添加碳前驱体的情况下,PAA中的有机基团可以作为碳源,原位碳化处理生成的碳物种可以抑制TiO2颗粒的过度增长从而增大材料的比表面积。此外,碳物种的含量可以通过控制后续煅烧处理的温度来进行调控,并且在部分碳物种被去除掉之后,材料的比表面积得到了进一步的增大。修饰在TiO2晶粒表面的碳物种不仅可以降低锐钛矿型TiO2的带隙宽度而且可以作为光敏剂来增大可见光的吸收。在DNBP的光催化降解实验中,碳修饰介孔Ti02材料在可见光照射下展示出优异的光催化性能,并且在经过多次重复使用之后,材料的光催化降解结果也没有出现明显的降低,显示出了良好的稳定性。(3)TiO2与g-C3N4之间的半导体耦合可以提高TiO2材料在可见光范围的响应,并降低光生电子-空穴的复合几率,但通过传统煅烧方法制备的g-C3N4/TiO2材料存在比表面积小以及吸附效果差的问题。针对这一问题,本论文使用三聚氰胺和PAA-Ti/TiO2复合物作为双前驱体,发展了一种简单的“一锅法”合成策略用于制备大比表面积的介孔g-C3N4/TiO2复合材料。该合成方法不仅可以将Ti02纳米粒子嵌入到g-C3N4的结构中,而且还可以导致介孔结构的形成。制备的光催化材料不但具有介孔结构和大比表面积,而且通过改变PAA-Ti/TiO2和三聚氰胺的质量比可以对g-C3N4/TiO2的结构特征进行有效调变。制得的介孔g-C3N4/TiO2材料中比表面积最大可达268.0 m2g-1,是纯TiO2材料的7倍左右,是纯g-C3N4材料的12倍左右。g-C3N4/TiO2复合材料在可见光照射下具有优异的光催化性能以及良好的重复使用性能。(4)将磁性Fe304微球引入到g-C3N4/TiO2复合材料中可以实现对光催化剂的方便回收利用,但传统煅烧合成策略中的高温处理步骤会导致Fe304微球的磁性损失。针对这一问题,本论文发展了一种基于溶胶-凝胶法的合成策略,制备出了磁性g-C3N4/Fe3O4/TiO2复合光催化剂。制备磁性g-C3N4/Fe3O4/TiO2材料的一个关键是控制煅烧处理的温度。一方面要保证Fe3O4微球可以比较好的保留磁性,另一方面还要保证TiO2具有比较好的结晶度。实验结果表明:在400℃的煅烧温度下,Fe304微球可以比较好的保留磁性,并且无定形TiO2也可以转变为锐钛矿TiO2。光催化结果表明,在可见光照射下,磁性g-C3N4/Fe3O4/TiO2复合材料对多硝基酚类污染物DNBP和染料类污染物亚甲基蓝(MB)都展示出了优异的光催化活性。