铁(氧氢)氧化物作为环境矿物材料,是地质催化作用和光催化应用研究中被广泛关注的半导体矿物材料。(矿物)材料的高效(光)催化氧化技术是未来环境纳米科学主要发展方向之一。而以纳米TiO₂为代表的半导体光催化剂仍然是研究焦点。因此本文重点以高活性的FeOOH和TiO₂与改性处理后的粘土矿物基体共存构建多相复合矿物体系,探讨其光催化性能,并对该体系在光催化氧化作用条件下产生的“光催化铁循环”作用的特征及影响因素进行研究。以“光催化铁循环”作用这个新的角度,揭示多相体系对污染物的吸附—催化—氧化多重化学反应耦合的协同与循环促进作用机制。本文主要研究进展如下:1.采用物理改性法,制备了改性蒙脱石(MdMMT)。通过TEM和BET表征手段,证明了改性后蒙脱石结构中的层叠片层被剥离,形成超薄片层结构,增大了其比表面积,从而改善了其吸附性能。采用物理混合法,确定了当蒙脱石与石墨烯的质量比例M_(MMT):M_(GR)控制在10:2时,二者能均匀混合。2.当自组装制备的针铁矿位于薄膜外层时,FeOOH-TiO₂复合材料具有更佳的光催化活性,说明了复合层序会影响其光催化性能。FeOOH/TiO₂/MMTGR光催化活性高于FeOOH/TiO₂/MdMMT,主要是MMTGR比表面积远高于MdMMT,导致MMTGR表面发生的“局域吸附-催化氧化”耦合增强作用效应强于MdMMT表面发生的增强效应。3.采用XPS分析及菲啰嗪分子示踪法分别检测固液两相中Fe(Ⅱ)相对含量变化。发现其铁的动力学曲线为振荡曲线,并且呈周期性变化趋势。结果证实了光催化过程中存在其独有的由光催化引发的,在固液两相中发生的铁的多重氧化还原反应协同和循环作用驱动的动态过程,简称为“光催化铁循环”作用。4.考察半导体复合、基底性质及目标污染物种类对“光催化铁循环”作用的影响。结果表明,相较FeOOH单层膜而言,FeOOH-TiO₂复合时“光催化铁循环”作用强度更高;负载于具有优良电导性的基底(MMTGR)表面上的FeOOH和FeOOH-TiO₂纳米膜有更高的“光催化铁循环”作用强度;当目标物分别为甲砜霉素及Cr(Ⅵ)时,二者的“光催化铁循环”作用强度,周期及趋势均有显著区别。