近年来,由于严重的环境污染问题,人类和动植物的生存环境遭到巨大的破坏,各种环境问题带来的危害已经严重影响到了人类的正常生活。尤其是水资源污染,对自然环境中各种动植物造成了不同程度的危害甚至灭绝。这种受到污染的废水中含有大量的有机物质,长期摄入人体之后,会引起各种疾病的产生。由于废水中的这些有机物染料都含有各种显色基团,具有成分复杂、结构稳定、浓度大、颜色深、毒性强等特点,一度成为众多专家学者的研究对象。亚甲基蓝是苯的衍生物,被人们广泛应用于各类纺织、印染、生物科技等产业中。高浓度的亚甲基蓝溶液会致使水体中动物中毒并引起死亡。结晶紫作为生物染色剂被普遍使用,这种染料对水中的微生物具有极高的毒性,并且会对水体环境造成长期不良的影响。罗丹明B溶液具有强烈的荧光性,也被广泛应用于各种印染行业。但是罗丹明B染料废水具有极强的毒性,会对人体各个器官造成不同程度的损害,甚至致癌。因此选择一种合适的处理方法对废水中的染料进行降解显得尤为重要。非均相光芬顿（Fenton）氧化法作为一项高效降解技术广泛应用于废水染料的处理中。与传统的均相Fenton反应相比较,它弥补了均相Fenton反应中反应条件严格、过氧化氢使用量过大、铁污泥的大量生成、催化剂不能二次使用等缺点。在非均相光Fenton体系中,由于光照的辐射,反应体系中会生成大量额外的羟基,并用于染料的降解。从而提高了催化剂的催化性能。本论文在总结了国内外相关文献报导的基础上,利用水热法作为合成手段合成与制备了具有不同尺度的铁酸钾（K₂Fe₄O₇）晶体。在模拟可见光的条件下,我们利用这些晶体材料作为非均相光Fenton催化剂对亚甲基蓝、结晶紫和罗丹明B染液的降解和机理进行了系统的研究。我们具体的研究内容如下:1.通过水热合成的方法合成不同尺寸的铁酸钾催化剂,经过不断调整水热反应的条件,我们成功制备出一种具有超大比表面积,窄禁带宽度的催化剂KFO-20。该催化剂粒径尺寸分布在20μm左右,呈规则的六边形,表面光滑,具有63.79 m²/g的超大比表面积,在光催化反应过程中暴露大量的活性位点,促进了催化反应的进行。KFO-20催化剂拥有很窄的禁带宽度值1.44eV,可以吸收300-420 nm的紫外光区和420-700 nm可见光大范围内的光波,从而光生出电子-空穴对。它们为反应增加了大量额外羟基的生成,可以增强催化反应的效果。我们通过各种技术和手段对合成的光Fenton催化剂K₂Fe₄O₇（KFO）的结构、形貌与尺寸进行了详细的表征。2.在可见光辐射下,我们用KFO-20（30 mg/L）作为光Fenton催化剂,过氧化氢溶液（10 mM）为氧化剂,亚甲基蓝溶液（20 mg/L）作为目标反应物,形成非均相光Fenton体系对亚甲基蓝进行降解研究。其中催化剂、H₂O₂和可见光之间的协同作用使得亚甲基蓝在35分钟内降解率达到100%,并且KFO-20催化剂在经过四次亚甲基蓝的降解实验过后,降解率仍然保持83%,化学稳定性良好可用于降解过程的循环使用中。此外,KFO-20催化剂在相同条件下对结晶紫和罗丹明B染料的降解率高达92%和48%,具有非常好的普遍适用性。我们通过活性因子追溯实验探究了反应过程中各种活性基团在亚甲基蓝催化过程中的贡献,发现羟基作为最主要的活性基团,对亚甲基蓝的降解发挥至关重要的作用。空穴和光生电子在本实验中对亚甲基蓝的降解也起到一定的作用。将活性因子追溯实验结果与TOC数据结果相结合分析,我们对KFO-20催化剂对亚甲基蓝在非均相光Fenton体系中的降解机理进行了假设。