水体中难降解的有机污染物种类多并且具有毒性强的特点,对人类健康以及生态环境安全都会造成严重的危害。因此开发能够高效去除水体中的有机污染物的吸附剂和催化剂,来净化水体环境是很有必要的。生物炭的制备来源广泛,可以使废物资源化,且制备工艺简单具有广泛的应用。本论文将生物炭作为基底材料,对其分别进行零价铁(ZVI)、单质银(Ag0)负载以及作为半导体导电介质与磷酸银/α-氧化铁(Ag3PO4/α-Fe2O3)复合,制备成复合材料,并选取四环素(TC)、亚甲基蓝(MB)、罗丹明B(RhB)以及环丙沙星(CIP)作为目标有机污染物。采用一系列仪器对反应前后的材料进行了表征,结合吸附降解实验,评估了材料对污染物的去除降解能力并对机理进行了详细的探究。本论文的主要结论如下:(1)通过氮气环境中的一步法共热解赤铁矿和松木制备了生物炭(Biochar,BC)负载的零价铁(BC/ZVI)材料。结果表明,BC/ZVI复合材料是通过赤铁矿和松木的共热解制备的。在有松木的情况下赤铁矿完全转化为ZVI,然而在没有松木的情况下赤铁矿转化为Fe3O4、FeO或ZVI复合物。在pH为5时,BC、ZVI和BC/ZVI对于TC的去除能力分别为8.02、177.70和301.39 g kg-1。BC/ZVI对TC的去除机制包括铁离子络合、表面吸附和催化降解,三者相互协同能达到较好的去除能力。因此,可以通过一步共热解将农业和工业废弃物资源化利用以高效去除水中TC。(2)采用一步碳热还原法(AgH)和湿化学还原法(AgW)制备了松木生物炭(PBC)负载金属银(Ag0)。XRD和SEM证实了 Ag0被成功负载到PBC上。吸收实验结果表明未负载Ag0纳米粒子(AgNP)、AgH和AgW对MB吸附能力较低。在紫外光照射下,AgH(15.88 g kg-1)对MB的净降解率高于AgW(12.50 gkg-1)和AgNP(10.27 g kg-1)。反应后溶液中的总有机碳(TOC)含量与溶液中MB的去除能力密切相关。电子顺磁共振(EPR)显示MB被羟基自由基(OH)、超氧自由基(O2·-)和单线态氧(1O2)等活性氧自由基(ROS)降解。自由基捕获实验进一步表明·OH捕获剂对MB降解的抑制作用比其他猝灭剂更大。与AgW相比,AgH具有更丰富的持久性自由基,这促进了 ROS的生成。结果表明AgH材料中优异的PBC碳结构可以改善电子-空穴(e--h+)对的分离,并增强电子转移。PBC-Ag0复合材料对大肠杆菌DH5a具有良好的抗菌效果。通过一种简便的碳热法制备的光催化剂可用于水体中有机污染物的去除和微生物的抑制。(3)为了提高异质结的电子转移能力,采用水热浸渍法制备了石墨碳(BC)负载type-Ⅰ型异质结Ag3PO4/α-Fe2O3(Ag-Fe-BC)、并研究了其在可见光下降解有机污染物的能力与机理。光电化学测试表明,BC通过增强光吸收,促进电子-空穴对的分离和转移来提高异质结的催化性能。光催化活性实验表明了在可见光下Ag-Fe-BC可降解罗丹明B(RhB)高达92.7%,分别是Ag3PO4和α-Fe2O3的2.27和34.26倍。电子顺磁共振和自由基清除实验证实了主要的活性氧物种(ROS)主要包括单线态氧(1O2)和超氧(·O2-)。BC对RhB优异的吸附能力和导电性促进了电子-空穴对的分离,并将电子转移到目标有机物(RhB,TC和CIP),然后加速其降解。因此,使用一种简便的方法成功合成了具有广泛的pH适应范围并且能对可见光响应的光催化剂,用于降解水中的各种有机物。