摘要
抗生素被用来治疗细菌感染，在人类健康、畜牧和农业等领域应用广泛。然而，抗生素使用过度，细菌会产生耐药性，使得其疗效降低。四环素(TC)是一种常见的抗生素，不易被生物体吸收，而是通过尿液排放到环境中，并且不易降解。因此，高效降解抗生素成了重要的研究课题。过去的几十年里，具有可见光响应的催化剂受到研究者们的关注，如：金属氧化物、金属硫化物、氧化物、卤化物及有机半导体材料。然而，单组分光催化剂往往受到光吸收能力不足以及光生载流子（e-和h+）快速复合的限制，实际应用性低。因此，开发在可见光区域具有高效光催化行为的催化剂尤为重要。针对这些问题，本论文从能够利用可见光的半导体(类石墨状氮化碳：g-C3N4)着手，采用简单、绿色、无污染的方法，对g-C3N4进行改性，实现了快速降解TC的目的。对此，提出了光催化剂催化降解TC的可能机理。 论文的主要内容如下： 1、g-C3N4、Ag/Ag3PO4、Ag/Ag3PO4/g-C3N4的制备及光催化降解四环素性能研究 550℃下煅烧前驱物制备g-C3N4，并通过XRD、XPS等技术表征。光催化降解罗丹明B的结果表明：三聚氰胺为前驱物制备的g-C3N4更有利于罗丹明B(RhB)的降解。25℃下，制备Ag/Ag3PO4，并利用XRD、FT-IR进行表征。降解结果表明：光还原-沉淀法制备的Ag/Ag3PO4(hv)，15min内可降解53.26%的RhB。随后，构建了g-C3N4/Ag/Ag3PO4Z-scheme型三元催化剂。相比于g-C3N4或Ag/Ag3PO4，g-C3N4/Ag/Ag3PO4(APC4)光照15min即可降解81.40%的RhB。此外，APC4催化剂70min内，能够降解90.89%的TC。与此同时，对g-C3N4/Ag/Ag3PO4可能的光催化机理进行了合理的分析。 2、Ag/Ag2WO4/g-C3N4复合物的构建及其光催化降解四环素性能的研究 室温下，通过简单的化学沉积-沉淀法合成了一系列Ag/Ag2WO4/g-C3N4(AAC)三元复合光催剂，并对产物的物相、成分等做了详细的表征。实验结果显示，构建Ag/Ag2WO4/g-C3N4催化剂，能明显增强降解性能，AAC-3光催化降解四环素的反应效率最高，50min即可实现完全降解，速率常数为0.0686min-1。在AAC-3体系中加入H2O2，反应速率明显加快，仅用25min即可完全降解TC，速率常数达到0.1488min-1，是AAC-3体系的2.16倍。光催化活性得到了提升，可能的原因有：复合物的构建增强了可见光利用率，比表面积有所增加，促进了光生载流子的迁移率，加入H2O2能够提供更多的活性物种。此外，提出了可能的光催化降解四环素反应机理。 3、Ag0沉积在S掺杂的g-C3N4上实现对四环素的快速降解 采用煅烧-沉积法制备非金属硫（S）和单质银（Ag0）改性的g-C3N4，并对改性的催化剂进行了详细的表征。随后，将改性的g-C3N4应用于不同的降解污染物(10mg/L)，降解效率分别为：100%(15min)罗丹明B(RhB)、100%(12min)甲基橙(MO)、100%(28min)四环素(TC)和100%(150min)卡马西平(CBZ)。光催化性能的提升可归因于：g-C3N4氧化还原电位的调节、可见光利用率的提升、比表面积的增大、电子-空穴的分离率的增强。此外，降解四环素可能的机理被提出。循环降解实验、XRD衍射花样的结果表明，催化剂的重复使用率和稳定性良好。
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