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当前，能源生产与环境污染的矛盾日益突出，地球上赖以生存的生态系统正面临着巨大的威胁。水作为地球生命的催化剂和万物之源，正面临着有机污染物激增等环境问题，水体有机污染物的治理成为环保领域关注的热点课题之一。因其具有效率高，能耗低，无二次污染等特点，光催化技术被广泛应用在水体有机污染物去除，大气污染物转化和降解及催化制氢等方向。但是相关的研究表明，大多数单一光催化剂都有光量子效率低和光催化活性低等问题。因此，光催化领域的研究者们致力于对光催化剂改性，进一步增大其对太阳光的吸收能力，提高光生空穴和电子的转移速率，进而提高光催化性能。
作为新型的光催化材料，钨酸铋(Bi2WO6)和石墨相氮化碳(g-C3N4)在光催化去除污染物方面都具有极大的潜力，如简易的制备过程，较宽的光响应范围和较强的稳定性等。目前研究者们对Bi2WO6和g-C3N4光催化材料做了大量改性研究，在吸光范围和光生载流子转移方面对其改善，从而提高其光催化性能。基于此，本文选用Bi2WO6和g-C3N4为基体材料，通过助催化剂的复合对Bi2WO6和g-C3N4进行改性，制备出Bi2WO6基和g-C3N4基复合材料。利用相关表征对复合材料的形貌结构、光学性能进行分析，通过降解模拟水体中的盐酸四环素(TC)实验测定了复合材料的光催化活性，并且利用捕获实验、降解产物分析等初步探讨了光催化降解四环素的途径和机理。主要研究内容如下:
(1)通过水热合成和浸渍的方法成功合成了Ni/Ti/Bi2WO6光催化复合材料，SEM、XRD、XPS、PL和UV-vis等表征手段表明双助剂明显改善了Bi2WO6的光吸收能力和光生载流子的传输。一方面，Ti-Ni作为空穴-电子助剂能够促进光生载流子的转移，抑制了其在半导体体内的复合;另一方面，通过Ni，Ti改性扩宽了Bi2WO6的光响应范围，从而提高了其对可见光的吸收。此外比表面积的增大，促进了复合材料对TC的吸附。通过光催化降解盐酸四环素的实验发现，Ni/Ti-Bi2WO6对四环素的去除率达到93.47％，比单一的Bi2WO6高29.15％。
(2)通过一步水热法合成了氮掺杂的碳量子点(NCDs)，采用煅烧的方法制备了新型的三元h-BN/NCDs/g-C3N4非金属复合光催化剂。由于NCDs特殊的光学特性，h-BN/NCDs/g-C3N4在可见光区域的吸收能力变强而且有显著的红移现象。此外，光生载流子在h-BN，NCDs和g-C3N4三者之间的有效传输抑制了电子-空穴的复合，从而增强了g-C3N4的催化活性。四环素的去除结果表明，当NCDs的含量为0.5wt％时，h-BN/NCDs/g-C3N4复合材料表现出来最优的光催化性能，在1h的时间内对TC的降解效率达到74.48％，其反应速率常数分别是g-C3N4和g-C3N4/BN的2.93倍和1.98倍。通过捕获剂实验和ESR表征，证明了在光催化反应中h+和·O2-是主要的活性物种，并结合HPLC-MS推测了TC降解过程中的中间产物，推断了光催化降解TC的路径和机理。
(3)采用煅烧法制备了Ti/NCDs/g-C3N4复合材料，通过XRD、TEM、UV-vis和PL对复合材料进行表征。通过在模拟太阳光下降解四环素类测定样品的光催化活性。结果表明，当Ti的含量为0.75mmol，NCDs的含量为1wt％时，Ti/NCDs/g-C3N4光催化剂对四环素的降解率最高，在90min内降解率达到81％。
作为新型的光催化材料，钨酸铋(Bi2WO6)和石墨相氮化碳(g-C3N4)在光催化去除污染物方面都具有极大的潜力，如简易的制备过程，较宽的光响应范围和较强的稳定性等。目前研究者们对Bi2WO6和g-C3N4光催化材料做了大量改性研究，在吸光范围和光生载流子转移方面对其改善，从而提高其光催化性能。基于此，本文选用Bi2WO6和g-C3N4为基体材料，通过助催化剂的复合对Bi2WO6和g-C3N4进行改性，制备出Bi2WO6基和g-C3N4基复合材料。利用相关表征对复合材料的形貌结构、光学性能进行分析，通过降解模拟水体中的盐酸四环素(TC)实验测定了复合材料的光催化活性，并且利用捕获实验、降解产物分析等初步探讨了光催化降解四环素的途径和机理。主要研究内容如下:
(1)通过水热合成和浸渍的方法成功合成了Ni/Ti/Bi2WO6光催化复合材料，SEM、XRD、XPS、PL和UV-vis等表征手段表明双助剂明显改善了Bi2WO6的光吸收能力和光生载流子的传输。一方面，Ti-Ni作为空穴-电子助剂能够促进光生载流子的转移，抑制了其在半导体体内的复合;另一方面，通过Ni，Ti改性扩宽了Bi2WO6的光响应范围，从而提高了其对可见光的吸收。此外比表面积的增大，促进了复合材料对TC的吸附。通过光催化降解盐酸四环素的实验发现，Ni/Ti-Bi2WO6对四环素的去除率达到93.47％，比单一的Bi2WO6高29.15％。
(2)通过一步水热法合成了氮掺杂的碳量子点(NCDs)，采用煅烧的方法制备了新型的三元h-BN/NCDs/g-C3N4非金属复合光催化剂。由于NCDs特殊的光学特性，h-BN/NCDs/g-C3N4在可见光区域的吸收能力变强而且有显著的红移现象。此外，光生载流子在h-BN，NCDs和g-C3N4三者之间的有效传输抑制了电子-空穴的复合，从而增强了g-C3N4的催化活性。四环素的去除结果表明，当NCDs的含量为0.5wt％时，h-BN/NCDs/g-C3N4复合材料表现出来最优的光催化性能，在1h的时间内对TC的降解效率达到74.48％，其反应速率常数分别是g-C3N4和g-C3N4/BN的2.93倍和1.98倍。通过捕获剂实验和ESR表征，证明了在光催化反应中h+和·O2-是主要的活性物种，并结合HPLC-MS推测了TC降解过程中的中间产物，推断了光催化降解TC的路径和机理。
(3)采用煅烧法制备了Ti/NCDs/g-C3N4复合材料，通过XRD、TEM、UV-vis和PL对复合材料进行表征。通过在模拟太阳光下降解四环素类测定样品的光催化活性。结果表明，当Ti的含量为0.75mmol，NCDs的含量为1wt％时，Ti/NCDs/g-C3N4光催化剂对四环素的降解率最高，在90min内降解率达到81％。