摘要
随着科学技术的发展和人口的快速增长，环境污染和能源问题已成为21世纪社会可持续发展面临的挑战。我国抗生素使用量日渐增加，水环境中抗生素污染浓度升高，这将严重危害到水环境安全。其中，四环素（TC）由于其广谱抑菌性、经济等特点成为了世界上使用最广泛的抗生素之一。进入到环境中的抗生素会诱导细菌产生抗生素抗性基因，还可以通过食物链在人体富集，对人类健康造成危害。因此，开发绿色高效的环境污染治理手段已经成为社会发展的重要趋势。 半导体光催化作为一种利用清洁能源太阳光谱的技术被学术界广泛研究。类石墨相氮化碳（g-C3N4）作为一种新型的非金属化合物半导体光催化剂，由于良好的热稳定性、化学稳定性和光化学性能，在光催化领域受到了广泛的关注。通过化学掺杂或复合改性等改进方法可以很好的提高g-C3N4的吸附和光催化性能，并应用于污染物的分解。但即使充分利用可见光能源，依然有超过50％的太阳全光谱能量（如红外区）以热量的形式被损耗。因此，提高对能量的利用率，对于光催化处理技术具有重要的意义。本研究以g-C3N4为基础，利用农林废弃生物质为原料制备的生物质炭作为吸附基底，并与Mn氧化物进行复合改性以及形貌调控，探究g-C3N4复合材料光催化、光热催化对废水中四环素的去除机制。主要研究如下: （1）利用芦苇杆为原料制备生物质炭，采用高温合成，将g-C3N4前驱体和生物质炭粉末按照一定比例混合，制备了g-C3N4/BC复合材料。在可见光照射下，对TC溶液表现出了良好的光催化降解性能。其中g-C3N4/BC-40,即生物质炭的掺杂量为40mg时，复合材料对TC的去除效果最强。在反应过程中，生物质炭与g-C3N4具有π-π堆积作用，提高了复合材料表面的电子转移速率，促进了光生载流子的分离，提升了复合材料对TC的去除效率。降解过程中起主要作用的活性物种为?O2-和·OH。循环再利用实验证明g-C3N4/BC复合材料在4次循环后仍具有较好的稳定性和重复利用性。 （2）采用水热法将g-C3N4、生物质炭粉末和二氧化锰前驱体按照一定比例混合，制备了一系列g-C3N4/MnO2/BC复合材料（CMB）。在对光照和温度等条件进行控制的条件下，复合材料CMB-50％（MnO2的掺杂量为50％）的光热性能最佳，对TC的去除最为迅速且彻底。仅加热条件下，CMB-50％在240min降解TC的效率达到80％;在同时具备温度和可见光照射条件下，CMB-50％在150min内可降解91％的TC。光电化学表征表明CMB-50％具有较高的光生载流子的分离效率。5次循环实验及反应前后XRD图表明复合材料具有良好的稳定性和重复利用性。
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