环境污染是人类所面临日益严峻的全球性问题之一,尤其是水污染严峻挑战了人类的生存和社会的可持续发展。光催化具有常温反应、绿色能源、降解性强和净化彻底等优点,成为水污染处理的新兴技术。其中,光催化剂结构对光催化性能的影响至关重要,本论文以超小石墨烯为隔板,锌铁氧体为光催化剂,合成具有三维网状碳包覆的锌铁氧体。通过XRD、SEM、TEM、BET等测试方法对材料的微观结构进行表征,并对其光催化性能进行测试,详细地对其制备-微观结构-性能之间的关系进行了研究,具体结论如下:首先,通过微波加热-高温煅烧法分别合成ZnFe₂O₄-500和G-ZnFe₂O₄-500,研究发现USGO和ZnFe₂O₄具有协同作用。SEM和TEM的微观形貌表明ZnFe₂O₄-500晶粒为50 nm的无规则球状结构,而G-ZnFe₂O₄-500为20 nm方形晶粒结构。同时G-ZnFe₂O₄-500的光催化降解速率大大调高,说明超小石墨烯的复合能提高ZnFe₂O₄的光催化能力。其次,本文对比了煅烧温度对ZnFe₂O₄和G-ZnFe₂O₄的微观结构及光催化性能的影响,发现ZnFe₂O₄晶粒随煅烧温度升高,各向同性生长,比表面积、晶粒尺寸和光催化性能均有明显降低,而G-ZnFe₂O₄晶粒延311晶面定向生长,尺寸没有明显增大,光催化性能随温度升高而升高,在500℃时达到最佳值。说明在高温情况下USGO形成的三维导电网状结构具有空间束缚功能,能有效限制ZnFe₂O₄晶粒的增大并控制其形貌,同时能提高ZnFe₂O₄的导电性。最后,本文研究了石墨烯尺寸对ZnFe₂O₄晶粒的微观结构及光催化性能的影响,分别比较了 GO-ZnFe₂O₄、G-ZnFe₂O₄和G-GO-ZnFe₂O₄三种材料的微观形貌和光催化性能,其中G-GO-ZnFe₂O₄是以GO为模板,以USGO为隔板合成的三相复合材料,其晶粒尺寸为10nm,吸附能力和光催化能力均提高。此外,实验证明G-ZnFe₂O₄晶粒随石墨烯尺寸的增大而变大。