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随着经济和社会的快速发展,环境污染问题日益受到广泛关注。特别是水体中的难降解有机污染物,具有在生态系统中存留时间长,“三致”效应等特点,受到人们的广泛重视。抗生素,作为一类典型的有机污染物,主要来源于医药、畜牧业、水产养殖业等行业抗生素类药物的广泛使用,对生态环境和生物基因有潜在的危害,干扰活体细胞发育功能,因此,有效的控制抗生素废水受到前所未有的重视。在处理抗生素废水的众多技术中,光催化技术凭借环境友好,绿色环保,制备简单,处理效率高效等优点,引起了科研工作者的极大兴趣。金属有机骨架材料(MOFs)是由金属或金属簇和有机配体构建的一类具有周期性网络结构的多孔晶体材料。金属有机骨架凭借孔道结构规整有序,孔尺寸可以调节,配体和金属团簇可以修饰的特点,在气体储存、电化学检测、荧光检测、分离、药物运输等诸多领域有广泛的用处,特别是凭借半导体属性,在光催化领域有广泛的应用前景。MIL-53,作为铁基金属有机骨架中的一员,其中Fe-μ3-O簇可以被可见光激发,具有优异的光催化活性,然而其光生电子和空穴容易复合,因此需要研究新的策略来提高金属有机骨架的光催化活性。为解决以上问题,本文通过酸制备调节型金属有机骨架,酸调节型异质结金属有机骨架,基于纳米薄片生长酸调节型金属有机骨架等策略制备了三种新型的MIL-53系列的光催化剂。本论文选用常见的抗生素四环素污染物作为处理对象,评估不同新型光催化剂的光催化活性。通过一系列手段对金属有机骨架类材料的形貌和大小特征,晶体结构,光学性质和电学性质进行了研究,并对不同材料的禁带宽度和能级结构进行了探究,揭示其具有优异光催化活性的优点,探究了光催化降解途径,从而为构建酸调节型高效金属有机骨架光催化剂提供基础工作和指导作用。主要的研究成果如下:(1)金属有机骨架(MOFs)作为一种新型的光催化剂,由于具有良好的环境修复能力而受到广泛关注,其中MIL-53是MOFs之一,凭借优异的光催化活性受到关注,然而,光催化性能受光生电子-空穴对复合的影响。同时,酸调MOFs得到了广泛关注,但是对其吸附能力的关注较多,光催化的应用还存在很大的差距。本节研究HCl调节剂对MIL-53晶体结构和光催化活性的影响。在形貌方面,前驱体的酸碱平衡不同,可能导致晶体尺寸变小,表面粗糙。在结构上,比表面积的增加和新的介孔结构可能是由于缺陷位点的存在。在酸调节剂存在的条件下,改变的能级结构可能与提高的光催化活性有关。与MIL-53相比,酸调节的MIL-53的光催化活性提高了1.5倍。同时,揭示了光催化活性与HCl含量之间的定量关系。可达四次循环的稳定性,是实际应用的重要保证。最后通过EPR分析确定了·O2-和·OH作为光催化降解过程中的主要活性自由基。本工作为酸调节型MOFs在光催化中的应用提供了基础。(2)HCl调节剂使得MIL-53具有高比表面积、片层结构和介孔分布,使其能够嵌入AgI纳米粒子。本工作填补了酸调节剂对异质结光催化剂光催化活性影响的空白,使酸调节剂提高异质结光催化剂的光催化活性成为可能。MIL-53的光催化降解效率为50.88%,而AgI/MIL-53的光催化降解效率提高到85.11%,AgI/D-MIL-53的光催化降解效率进一步提高到96.21%。因此,异质结结构可以改善光化学性质,而且酸调节剂可以加速这一过程。从光学性质和电学性质而言,包括可见光吸收范围、光电流和电化学阻抗等方面论证了光生载流子的有效分离。良好的稳定性和可重复利用性是实际应用的保证。最后,基于异质结光催化降解机理,·O2-、·OH和h+是有机污染物矿化的驱动力。本小节研究表明酸调节剂在增加异质结光催化剂的光催化活性中的作用是重要的。(3)本研究在二维纳米薄片MoS2的基础上,原位自组装酸调节型金属有机骨架MIL-53。MoS2和HCl的存在对金属有机骨架的晶体结构、形貌、比表面积、和孔径分布产生了显著影响。该复合材料MoS2/D-MIL-53具有优异的吸附性质和光催化性质,特别对高浓度的抗生素废水。吸附作用方面,MIL-53的吸附容量为38.716mg/g,3%MoS2/-MIL-53的吸附容量为59.836mg/g,MIL-53的形貌由光滑的正六面体的形貌转化为苦瓜状的形貌,极大的增加了比表面积,可能与增强的吸附作用有关,说明MoS2和HCl在改变晶体结构方面发挥重要作用。光催化作用方面,当TC的起始浓度为60mg/L时,MIL-53的光催化降解效率为45.3%,2%MoS2/D-MIL-53,3%MoS2/D-MIL-53,4%MoS2/D-MIL-53,5%MoS2/D-MIL-53的光催化作用去除率分别为92.10%,96.04%,86.26%,88.73%,MoS2和HCl的协同作用是增加光催化活性的主要原因,另一方面不同含量MoS2对光催化作用影响不大,说明盐酸的调节作用是明显的。从光学和电学角度分析,表明HCl加强电子和空穴分离方面起到重要作用。同时,改性材料具有良好的稳定性和广谱适用性,对磺胺二甲基嘧啶有很好的去除效果。这项研究为基于二维纳米材料的酸调节型金属有机骨架复合材料的构建提供了基础性工作。