摘要
四环素（Tetracycline，TC）在全球内的广泛使用导致其在水环境中的残留越来越多，对环境和人类健康构成了严重威胁，因此，迫切需要开发出一种高效且经济的方法来治理四环素残留污染。鉴于光催化技术具备的反应条件温和、反应原理简单、反应原料清洁、无二次污染、操作简单等优点，该技术被广泛应用于水污染治理领域。Ti3C2作为一种新型二维纳米层状材料，其本身具有类似金属特性，如优异的导电性、力学性能、光电性能、导热性能、吸附性能，能够实现水环境中残留四环素的快速高效降解。因此，本文以Ti3C2作为研究对象，围绕Ti3C2设计了一系列的Ti3C2基衍生材料，并用于增强铋基半导体对水体中四环素的高效降解与相关机理的研究。具体如下： 1、首先通过直接煅烧Ti3C2得到TiO2/Ti3C2复合材料，并通过简单的水热溶剂法与钼酸铋无机盐（BMO）复合，成功制备BMO/TiO2/Ti3C2复合催化剂。复合材料的构建有利于载流子的转移和分离，进而提高了材料的光催化降解能力。在可见光照射下，BMO/TiO2/Ti3C2体系中含有更多的活性氧物质，当TiO2/Ti3C2为20mg时，BMO/TiO2/Ti3C2的光催化性能最好，经过可见光光照150min，降解效率最高为87.54%，是纯BMO降解效率的1.31倍。此外，光催化机理实验结果表明：超氧自由基和羟基自由基是光催化降解过程中的主要活性物种。 2、首先通过高温煅烧Ti3C2将C元素氧化成类石墨烯碳层，得到TiO2@C复合材料，并通过简单的水热法与复合氧空位的钨酸铋无机盐（BWO）复合，成功制备BWO/TiO2@C复合催化剂。引入表面氧空位可以调节半导体光催化剂的电子结构和光学性能，从而增强可见光吸收，此外，二维层状碳可以加速TiO2的电子传递和稳定性，从而提高其光催化性能。因此，BWO/TiO2@C具有较好的稳定性和光催化降解能力，在可见光照射下120min对四环素的降解率为84.03%，是Bi2WO6的1.54倍。此外，光催化机理实验结果表明：在光催化降解过程中超氧自由基和羟基自由基起到了主要作用。 3、本研究中，首先用乙二醇和乙醇作为溶剂制备出富含氧空位的且具有大比表面积的花球状Bi2WO6，同时利用水热溶剂法制备了Ti3C2量子点，将两者结合，得到了Ti3C2量子点修饰的Bi2WO6光催化剂，制备过程简便且快速。BWO的褶皱堆叠结构有效地改善了其比表面积，而其大比表面积为Ti3C2量子点的负载提供了基础，量子点的负载同时改善了催化剂整体的光吸收能力，降低了光生电子-空穴对的复合率并增加了光生电荷的迁移率，从而增强可见光的利用率。所制备的最优样品对20mg/LTC废水的光催化降解效率为88.12%，是Bi2WO6单体的1.61倍。并且经过循环稳定性测试，证明催化剂具有较好的稳定性。
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