近年来,药物与个人护理品（Pharmaceutical and Personal Care Products,PPCPs）不断在水环境中被检出,虽然PPCPs大多以痕量水平存在于水体中,但因其环境持久性、生物累积性和生物毒性,可能造成环境风险,因此有效处理PPCPs的技术研发迫在眉睫。本研究采用非金属元素S掺杂改性TiO₂,并将S-TiO₂分别与氧化石墨烯（graphene oxide,GO）和多孔石墨相氮化碳（p-g-C₃N₄）复合,构建二元复合材料GO/S-TiO₂和p-g-C₃N₄/S-TiO₂,以典型PPCPs——双氯芬酸（diclofenac,DCF）为目标污染物,对所制备的材料在可见光下催化降解溶液中DCF的性能及机理进行了研究;通过密度泛函理论（Density Functional Theory,DFT）计算从原子水平研究改性提升TiO₂催化剂可见光催化活性的微观作用机制;将p-g-C₃N₄/S-TiO₂用于可见光催化降解实际废水中的DCF和其它难降解有机污染物,对其降解效果进行了研究。主要研究内容及所得的结论如下:以硫脲和钛酸四丁酯为前驱体,通过溶胶-凝胶-低温煅烧法制备了S掺杂TiO₂（S-TiO₂）,采用SEM、XRD、XPS、UV-vis DRS和VB-XPS等表征手段分析了S-TiO₂的表面形貌、晶体结构、元素组成和光学性质等,并通过DFT计算,从原子水平对S掺杂提升TiO₂可见光催化活性的微观机制进行了探究。结果显示,掺杂的S原子取代TiO₂结构中的O原子,可在TiO₂带隙中引入S 2p杂质能级,使其禁带宽度减小,提高了TiO₂在可见光波段的吸收,且S-TiO₂光生电子有效质量从1.35 m₀降至1.16 m₀,强化了电子的迁移速率,S掺杂从拓展光吸收范围和强化光生电子-空穴的分离两方面有效提升了材料的可见光催化反应活性。在可见光下催化降解溶液中DCF的过程中,S-TiO₂光反应阶段速率常数(k_obs)约为纯TiO₂的3倍,DCF在光生空穴（h⁺）的主导作用下,通过加成、取代、羧化和脱氢等反应,生成了一系列中间产物,并被逐步氧化降解成小分子有机物。为了进一步提升S-TiO₂的可见光催化性能,从增强催化材料的吸附性能和强化光生电子传输两种途径对S-TiO₂进行改性,将GO与所制备的S-TiO₂复合,构筑二元复合结构体系GO/S-TiO₂,用其在可见光下催化降解溶液中的DCF,并对降解效果及反应机理进行探究。结果表明,GO复合对S-TiO₂的晶型结构未产生可见影响。与S-TiO₂相比,GO/S-TiO₂的比表面积由278.58 m²/g增大为346.05 m²/g,禁带宽度由2.90 eV减小为2.81 eV,光电流密度有所增加。GO/S-TiO₂可见光催化降解溶液中DCF的反应速率约为S-TiO₂的1.3倍,且表现出良好的循环使用性能。DFT计算结果表明,GO的引入使GO/S-TiO₂光生电子有效质量大幅降低至0.88 m₀,强化了电子的迁移速率,有效改善了材料的光催化反应活性。为进一步增强催化剂光生电子-空穴的空间分离及其对可见光的响应,通过构建异质结结构对S-TiO₂的可见光催化活性进行强化,将S-TiO₂与窄带隙多孔石墨相氮化碳（p-g-C₃N₄）进行复合。对所制备的二元异质结结构体系p-g-C₃N₄/S-TiO₂性能进行表征,研究了其可见光催化降解DCF的效能及机理,并采用DFT理论计算对g-C₃N₄/S-TiO₂的电子结构及光学特性进行微观阐述。结果表明,p-g-C₃N₄/S-TiO₂的禁带宽度为2.41 eV,具有较好的可见光响应能力,p-g-C₃N₄/S-TiO₂对DCF降解的k_obs为0.0143 min^-1,约为S-TiO₂的1.7倍。光生空穴（h⁺）在可见光催化降解DCF过程中起主要作用,·O₂^-也在一定程度上参与反应。DFT计算结果显示,在g-C₃N₄/S-TiO₂二元异质结材料中,光激发g-C₃N₄产生光生电子通过异质结向S-TiO₂导带转移,降低了电子-空穴的复合,存在于g-C₃N₄价带的光生空穴和存在于S-TiO₂导带的光生电子均可作用于DCF的降解,因而虽然g-C₃N₄/S-TiO₂的电子有效质量达到3.18 m₀,远高于S-TiO₂的1.16 m₀,但仍表现出较强的光反应活性。为了探索研究中光催化性能最优的p-g-C₃N₄/S-TiO₂二元异质结材料在处理DCF及其它实际难降解有机废水中应用的效果和可行性,考察了无机阴离子对p-g-C₃N₄/S-TiO₂可见光催化降解模拟废水中DCF的影响;通过在医院废水、二沉池反渗透浓水中外加DCF来研究p-g-C₃N₄/S-TiO₂可见光催化降解实际废水中DCF的效果;并对p-g-C₃N₄/S-TiO₂可见光催化降解医院废水、二沉池反渗透浓水及垃圾渗滤液浓水中难降解有机污染物的效果进行了评价。结果表明,废水中Cl^-和SO₄^2-等无机阴离子对p-g-C₃N₄/S-TiO₂可见光催化降解DCF的影响较小,p-g-C₃N₄/S-TiO₂展现出较好的耐盐性。p-g-C₃N₄/S-TiO₂可见光催化降解医院废水和二沉池反渗透浓水中的DCF,降解率分别可达42.84%和36.93%。p-g-C₃N₄/S-TiO₂在可见光催化下处理医院废水、二沉池反渗透浓水和垃圾渗滤液浓水,对医院废水和二沉池反渗透浓水的COD去除率分别可达35.0%和38.4%,在一定程度上将废水中的富里酸和腐殖酸类等难降解有机物氧化为可生化程度较高的芳香蛋白类物质,生物毒性也有一定程度的降低,但其对垃圾渗滤液浓水中的污染物催化降解效果较差。