结  论 14

参考文献 15

致  谢 17

1  引言 

随着现代工业迅速发展和人们生活需求的提高，对污水进行深度处理从而能回收利用是解决水资源紧缺最有效的手段。高级氧化技术对在水中高稳定性、高毒性有机污染物的去除特别有效,并逐渐成为水处理技术的热点。光催化氧化是高级氧化技术中的一种，它是通过照射半导体光催化剂，使其价带上的电子受到激发后跃迁到导带，并分别在价带和导带上形成光生空穴和电子，在水中产生氧化能力极强的·OH自由基，从而将污染物氧化降解[1]。

TiO2是经常使用的光催化剂，然而TiO2自身禁带宽度较大（Eg=3.2eV），只对波长 λ≤387.5nm的紫外光响应，而且量子效率低、光生空穴和电子容易复合[2]。因此，需要对 TiO2进行复合改性，以提高其量子效率、拓展吸收光谱范围[3,4]。

可磁分离型光催化剂在悬浮体系中可以保持较高的光催化效率，在磁场的作用下易于分离，回收利用，具有重要的研究价值。围绕 TiO2基可磁分离光催化剂的设计合成已取得了较好的进展，利用均匀沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法等将 TiO2包覆在 Fe3O4、CoFe2O4、NiFe2O4、MnFe2O4 、FeTiO3、Zn1-xCoxFe2O4、SrFe12O19等磁性材料表面，在获得光催化效率的同时完成磁性回收的过程。但是，该类研究主要关注点在于磁性核心材料的选择上，包括磁性载体的种类、磁性大小等，其光催化活性并未被利用。如果磁性核心材料本身就具有一定的光催化活性，这对于TiO2的能带调节具有积极的作用。

铁氧混合化合物（以 FexOy表示）为一定比例 Fe3O4、Fe2O3的混合物，既具有较好的磁性（Fe3O4），又具有一定的光催化活性（Fe2O3  Eg=2.2eV）；而且相对于纯相Fe3O4，FexOy的合成条件更为简单、易行。如果以 FexOy作为 TiO2的磁核，那么在获得磁分离特性的同时，其中的 Fe2O3可以对 TiO2的能带结构进行调节，有利于吸收光范围的拓展、量子效率的提高。但单纯 FexOy的密度大、比表面积小，如果将 FexOy高效负载于凹凸棒土表面，以获得的 ATP-FexOy作为TiO2磁核，一方面可以大大提高 FexOy的表面积，降低其密度，保持较高的分散性；另一方面可以降低TiO2对 FexOy磁核的屏蔽作用，提高  TiO2的光利用效率；而且嵌入凹凸棒土层链结构中的FexOy，可以与硅酸盐层板（SiO32-）形成 Ti -O-Si键，削弱磁核（Fe3O4）与 TiO2之间相互作用，实现磁性和光催化特性的高效耦合。

甲基橙是一种较难降解的有机物，其水溶液拥有染料与酸碱指示剂的典型特征，能够作为具有代表性的偶氮染料。对其他染料和指示剂体系的催化降解研究具有普遍参考价值[5,6]。

因此，本文将以FexOy为磁核，通过原位沉积和浸渍蒸发法，将FexOy负载于凹土表面，提高其分散性能，制备高分散性的磁性凹土[7,8]；以可见光催化甲基橙为探针，研究磁性凹土的光催化性能，通过调节FexOy的组成，调节其磁性和光催化性能之间的关系，获得兼具磁性又具有较好光催化活性的磁性凹土合成工艺[9,10]。 

2  实验内容

2.1  试剂和仪器

试剂：凹凸棒土（0.074mm）(来自江苏省盱眙澳特邦非金属矿有限公司)，FeCl2·4H2O（AR)，FeCl3·6H2O（AR)，氨水(AR)，甲基橙（AR）。

仪器：722分光光度计、500W高压氙灯、4000r/min离心机、SHZD（Ⅲ）-循环水式真空泵、XPA系列光化学反应仪、DZF-6050真空烘箱、SX2—2.5—12箱式电阻炉、KQ—100VDE型三频数控超声波清洗器。