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抗生素被广泛用于治疗人类和动物的各种疾病，然而因为过度使用，大量抗生素及其代谢产物进入污水系统。由于抗生素可生化性较差，传统水处理技术很难将其去除，进而进入各类水体，增加了对生态系统和人类健康的危害。脉冲放电等离子体(Pulsed Discharge Plasma，PDP)技术作为高级氧化技术一种，近年来被广泛应用于抗生素废水治理研究。PDP产生过程中伴随着物理效应（光、超声等）和化学效应(·OH、O3、H2O2等)，然而这些物理及化学效应不能被充分利用，致使PDP能量效率较低。为了解决这一问题，相关研究将PDP与单一催化剂进行联合提高其能量效率。然而，传统单一催化剂存在光的利用率低、光生载流子复合率高、易团聚、难回收等问题。同时，单一催化剂仅能利用某一种物理效应（如光）或化学效应（如O3或H2O2）发生催化反应，致使其在PDP体系中催化效果不理想。本研究提出石墨烯-金属氧化物复合催化剂（石墨烯-TiO2、石墨烯-WO3、石墨烯-Fe3O4、石墨烯-WO3-Fe3O4）应用于PDP水处理体系，既弥补了单一催化剂自身缺陷，提高其催化性能;又能够充分利用PDP中光、O3和H2O2实现多效催化,提高抗生素的降解率及PDP能量效率，同时实现催化剂的回收。具体研究内容和结果如下:
(1)采用水热合成法制备了石墨烯-TiO2，考察PDP协同石墨烯-TiO2催化降解水体中氟甲喹(Flumequine，FLU)性能。BET分析表明，相对于TiO2，石墨烯-TiO2比表面积由20.61m2/g增大到170.16m2/g。UV-Vis DRS分析表明石墨烯-TiO2具有良好的可见光响应能力。PL光谱、光电流及EIS分析表明石墨烯-TiO2具有较高的光生载流子分离效率。石墨烯掺杂量为5wt％时，石墨烯-TiO2表现出最高的催化活性，相对于单独PDP体系，FLU降解率由64.8％提高到99.4％。催化剂投加量、峰值电压、溶液初始pH值及载气量对FLU降解产生一定影响。石墨烯-TiO2利用PDP中光及O3发生催化反应产生·OH，进而提高FLU降解率。FLU降解过程主要涉及脱羰基和脱羧过程，最终被矿化成CO2和H2O。
(2)采用水热合成法制备了石墨烯-WO3，考察PDP协同石墨烯-WO3催化降解水体中恩诺沙星(Enrofloxacin，EFA)性能。BET结果表明，相对于WO3，石墨烯-WO3的比表面积增大，由17.61m2/g增大到143.87m2/g。UV-Vis DRS分析表明石墨烯-WO3拓宽了可见光响应区域。PL光谱、光电流及EIS分析表明石墨烯-WO3具有较高的光生载流子分离效率。考察了单独WO3催化效果，结果表明，PDP能够激活WO3发生催化反应，同时O3捕获导带电子抑制电子-空穴对的复合，提高其催化性能。WO3添加致使EFA降解率由76.0％提高到85.4％。相对于单独WO3，石墨烯-WO3的催化活性进一步提高。当石墨烯掺杂量为3wt％，投加量为0.2g/L时，石墨烯-WO3表现出最高的催化活性。相对于单独PDP体系，EFA降解率由76.0％提高到99.1％。石墨烯-WO3能够利用PDP中的光和O3发生催化反应产生·OH。EFA降解过程主要涉及哌嗪基团氧化、乙基脱除和F原子取代过程。
(3)采用水热合成法制备了石墨烯-Fe3O4，考察PDP协同石墨烯-Fe3O4催化降解水体中氧氟沙星(Ofloxacin，OFX)性能。BET结果表明，相对于Fe3O4，石墨烯-Fe3O4比表面积可由26.34m2/g提高到125.04m2/g。磁强度分析表明，石墨烯-Fe3O4具有顺磁性，磁强度为66.05emu/g，易于从溶液中分离。石墨烯-Fe3O4能够在其表面形成光-Fenton反应，促进H2O2转化成·OH。相对于单独Fe3O4，石墨烯-Fe3O4进一步提高OFX降解率。石墨烯掺杂量为18wt％时，石墨烯-Fe3O4表现出最高的催化活性，相对于单独PDP体系，OFX降解率由65.0％提高到99.9％。OFX降解过程主要涉及羟基化、脱羧、羟基氧化和哌嗪脱烷基化等过程。
(4)为了同时利用PDP中光、O3和H2O2发生催化反应，实现多效催化，制备了石墨烯-WO3-Fe3O4，考察PDP协同石墨烯-WO3-Fe3O4催化降解水体中甲砜霉素（Thiamphenicol，TAP）性能。BET结果表明，相对于石墨烯-WO3，石墨烯-WO3-Fe3O4的比表面积增大，当Fe3O4掺杂量为24Wt％时，其比表面积最大，为137.20m2/g。光电流和EIS分析表明石墨烯-WO3-Fe3O4具有较高的光生载流子分离效率。磁强度分析表明，石墨烯-WO3-Fe3O4具有顺磁性，磁强度为26.00emu/g，易于从溶液中分离。石墨烯-WO3-Fe3O4能够同时分解体系中的O3和H2O2产生·OH。当Fe3O4掺杂量为24wt％，石墨烯-WO3-Fe3O4表现出最高的催化活性，相对于单独PDP体系，TAP降解率由59.0％提高到99.3％，能量效率由13.72mg/kWh提高到23.05mg/kWh。TAP降解过程主要涉及脱氢作用、羟基化作用、脱氯作用和C2-C3键断裂等过程。同时对比了在相同条件下不同石墨烯-金属氧化物的催化活性，结果表现为:石墨烯-WO3-Fe3O4＞石墨烯-Fe3O4＞石墨烯-WO3＞石墨烯-TiO2。相对于单独PDP体系，石墨烯-TiO2、石墨烯-WO3、石墨烯-Fe3O4和石墨烯-WO3-Fe3O4分别使·OH生成量提高28.6％、41.2％、47.7％和56.4％。
(1)采用水热合成法制备了石墨烯-TiO2，考察PDP协同石墨烯-TiO2催化降解水体中氟甲喹(Flumequine，FLU)性能。BET分析表明，相对于TiO2，石墨烯-TiO2比表面积由20.61m2/g增大到170.16m2/g。UV-Vis DRS分析表明石墨烯-TiO2具有良好的可见光响应能力。PL光谱、光电流及EIS分析表明石墨烯-TiO2具有较高的光生载流子分离效率。石墨烯掺杂量为5wt％时，石墨烯-TiO2表现出最高的催化活性，相对于单独PDP体系，FLU降解率由64.8％提高到99.4％。催化剂投加量、峰值电压、溶液初始pH值及载气量对FLU降解产生一定影响。石墨烯-TiO2利用PDP中光及O3发生催化反应产生·OH，进而提高FLU降解率。FLU降解过程主要涉及脱羰基和脱羧过程，最终被矿化成CO2和H2O。
(2)采用水热合成法制备了石墨烯-WO3，考察PDP协同石墨烯-WO3催化降解水体中恩诺沙星(Enrofloxacin，EFA)性能。BET结果表明，相对于WO3，石墨烯-WO3的比表面积增大，由17.61m2/g增大到143.87m2/g。UV-Vis DRS分析表明石墨烯-WO3拓宽了可见光响应区域。PL光谱、光电流及EIS分析表明石墨烯-WO3具有较高的光生载流子分离效率。考察了单独WO3催化效果，结果表明，PDP能够激活WO3发生催化反应，同时O3捕获导带电子抑制电子-空穴对的复合，提高其催化性能。WO3添加致使EFA降解率由76.0％提高到85.4％。相对于单独WO3，石墨烯-WO3的催化活性进一步提高。当石墨烯掺杂量为3wt％，投加量为0.2g/L时，石墨烯-WO3表现出最高的催化活性。相对于单独PDP体系，EFA降解率由76.0％提高到99.1％。石墨烯-WO3能够利用PDP中的光和O3发生催化反应产生·OH。EFA降解过程主要涉及哌嗪基团氧化、乙基脱除和F原子取代过程。
(3)采用水热合成法制备了石墨烯-Fe3O4，考察PDP协同石墨烯-Fe3O4催化降解水体中氧氟沙星(Ofloxacin，OFX)性能。BET结果表明，相对于Fe3O4，石墨烯-Fe3O4比表面积可由26.34m2/g提高到125.04m2/g。磁强度分析表明，石墨烯-Fe3O4具有顺磁性，磁强度为66.05emu/g，易于从溶液中分离。石墨烯-Fe3O4能够在其表面形成光-Fenton反应，促进H2O2转化成·OH。相对于单独Fe3O4，石墨烯-Fe3O4进一步提高OFX降解率。石墨烯掺杂量为18wt％时，石墨烯-Fe3O4表现出最高的催化活性，相对于单独PDP体系，OFX降解率由65.0％提高到99.9％。OFX降解过程主要涉及羟基化、脱羧、羟基氧化和哌嗪脱烷基化等过程。
(4)为了同时利用PDP中光、O3和H2O2发生催化反应，实现多效催化，制备了石墨烯-WO3-Fe3O4，考察PDP协同石墨烯-WO3-Fe3O4催化降解水体中甲砜霉素（Thiamphenicol，TAP）性能。BET结果表明，相对于石墨烯-WO3，石墨烯-WO3-Fe3O4的比表面积增大，当Fe3O4掺杂量为24Wt％时，其比表面积最大，为137.20m2/g。光电流和EIS分析表明石墨烯-WO3-Fe3O4具有较高的光生载流子分离效率。磁强度分析表明，石墨烯-WO3-Fe3O4具有顺磁性，磁强度为26.00emu/g，易于从溶液中分离。石墨烯-WO3-Fe3O4能够同时分解体系中的O3和H2O2产生·OH。当Fe3O4掺杂量为24wt％，石墨烯-WO3-Fe3O4表现出最高的催化活性，相对于单独PDP体系，TAP降解率由59.0％提高到99.3％，能量效率由13.72mg/kWh提高到23.05mg/kWh。TAP降解过程主要涉及脱氢作用、羟基化作用、脱氯作用和C2-C3键断裂等过程。同时对比了在相同条件下不同石墨烯-金属氧化物的催化活性，结果表现为:石墨烯-WO3-Fe3O4＞石墨烯-Fe3O4＞石墨烯-WO3＞石墨烯-TiO2。相对于单独PDP体系，石墨烯-TiO2、石墨烯-WO3、石墨烯-Fe3O4和石墨烯-WO3-Fe3O4分别使·OH生成量提高28.6％、41.2％、47.7％和56.4％。