摘要
抗生素废水是典型的难降解有机废水，此外，抗生素废水的独特性质就在于这类废水生物毒性强、抗菌性强，是废水治理中的一大难点。阿莫西林（Amoxicillin，AMX）是半合成的具有β-内酰胺结构的青霉素类抗生素，是最常用的抗生素，也是在地表水中检测出含量最多的抗生素之一。因此，水环境中的阿莫西林的去除是刻不容缓的。 在绿色环保、彻底降解有机污染物方面，光催化氧化技术有着显著的优点。而传统催化剂的弊端很明显，一方面是光生载流子寿命短，光生电子和空穴不能有效分离导致光量子效率低；另一方面就是只能被紫外光（?380nm）激发，这部分紫外光仅占太阳光的4%，太阳能利用率低。因此，开发出制备工艺简单、新型高效的且能在可见光下响应的光催化剂是迫切的。而水滑石（layereddoublehydroxides,LDHs）具有独特的层状结构、热稳定性高、比表面积大且组成和结构可调控等优势，被应用于医药、生物材料、建筑材料、阻燃材料、吸附和催化等各个领域，在水处理领域也具有很大的前景。基于此，在本研究中，利用层状材料结构设计理论，构造了不同类型的光催化剂，应用不同的合成方法制备了一系列新型复合光催化材料，对他们的光催化性能进行了研究，具体的工作如下： (1)通过调控金属阳离子种类制备出满足要求的新型高效的四元LDHs光催化剂。利用共沉淀法制备出四元镁铝基（CuMgAlTi体系和NiMgAlTi体系）和锌铝基（CuZnAlTi体系和NiZnAlTi体系）两大类水滑石复合光催化材料。所有四元LDHs光催化材料都可以被可见光激发，其中CuMgAlTi体系对可见光的响应最强烈，范围也最广。所有四元光催化剂对阿莫西林（50mg/L）的去除率都在80%以上，含铜的催化剂效果比含镍的去除效果好，镁铝基催化剂比锌铝基去除效果好，其中CuMgAlTi-R400去除效果最显著，在投加量为2.0g/L,暗吸附60min、氙灯光照120min（500W,gt;380nm）的反应条件下，去除率最高可达93%。 (2)通过共沉淀法和水热法将镁铝水滑石及锌铝水滑石作为载体，与TiO2进行负载制备出MgAl-LDH/TiO2和ZnAl-LDH/TiO2光催化剂。水滑石载体的存在明显提高了TiO2对可见光的响应，镁铝水滑石效果比锌铝水滑石效果好。界面处形成的异质结阻碍了光生电子和空穴的复合，增强了光催化活性。阿莫西林浓度为50mg/L,催化剂投加量为2.0g/L,在暗吸附60min、光照120min后，MgAl-LDH/TiO2对阿莫西林的去除率最高可达89.3%，ZnAl-LDH/TiO2的去除率只有76.5%。 （3）研究光催化反应机理，通过性能测试及自由基淬灭实验验证后，得到结论：在所有阿莫西林降解反应体系中起主要攻击作用的活性物质是空穴（h+）和超氧自由基（·O2-）。
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