有机染料废水是常见工业污染源之一,因它具有高生物毒性,高化学需氧量(COD)、生物需氧量(BOD)、复杂的化学结构、高色度等特点,微生物降解、物理吸附、臭氧氧化等常见的工业废水处理技术难以对它进行有效清除。因此,发展新的技术和工艺,对自然环境保护和节约水资源有着极为重要的意义。本文选用MXene和MoS2这两种物化性能良好的二维材料作为基底材料,分别采用一步碱热合成法和贻贝仿生的多巴胺修饰方法,将Fe3O4纳米颗粒固定在基底上,得到了两种Fe3O4纳米颗粒尺寸均一,且分布均匀的复合材料。并将这两种复合材料用于芬顿反应高效催化降解有机染料,采用控制变量法,探究单一因素对催化剂性能的影响,对两种复合材料在催化降解有机染料方面的潜在应用进行了详细评价。主要研究内容和结果如下:(1)采用一步碱热法合成了 Ti3C2 MXene负载纳米Fe3O4磁性纳米颗粒(MNPs)颗粒的磁性复合材料(Ti3C2-MNPs),用扫描电镜、透射电镜、XRD、XPS等技术手段进行了表征。结果证明了尺寸约为5纳米的Fe3O4纳米颗粒很好地分散在Ti3C2上,MXene未被氧化成TiO2,无Fe2O3和FeO相出现。(2)催化降解有机染料实验中,用紫外分光光度计测量溶液中有机染料的初始浓度和即时浓度,并计算有机染料的降解效率。催化性能测试结果表明:前驱体Ti3AlC2与乙酰丙酮铁质量比为1:1时,催化性能最好;在过氧化氢浓度为50 mmol/L时,最佳催化剂浓度为0.9 g/L;催化剂浓度为0.5 g/L时,最佳过氧化氢浓度为10 mmol/L;最佳反应温度和pH值分别为40℃与pH=3;在最佳条件下,溶液中的过氧化氢浓度为10 mmol/L,温度为40℃,催化剂浓度为50 mmol/L时,pH为3,Ti3C2-MNPs可在三分钟内完全催化降解溶液中的亚甲基蓝;在相同的条件下,罗丹明B、亚甲基橙、刚果红和亚甲基蓝这四种结构不同的有机染料完全降解所需要的时间分别为7分钟、12分钟、7分钟和6分钟;再循环使用第五次时,催化剂的催化性能还能保持在94%。此外,猝灭剂实验和电子自旋共振(ESR)谱表明,降解过程中均有过氧化氢自由基(·OH)和超氧自由基(·O2-)的参与。(3)采用贻贝仿生策略,利用多巴胺在弱碱性溶液中的自聚合特性制备了二维MoS2基磁性复合材料(MoS2-MNPs),用SEM、XRD、XPS等对材料的形貌、O元素价态、物相组成等进行了分析。结果证明了 Fe3O4通过多巴胺聚合物的涂覆可以很好地分散在二硫化钼薄片表面,阻止了 Fe3O4纳米颗粒的自聚集,从而保持了再利用后的高效率。(4)MoS2-MNPs的催化降解性能测试结果表明:MoS2-MNPs的浓度在0.1-0.9 g/L范围内,过氧化氢的浓度在10-90mmol/L范围内,MoS2-MNPs均可以高效催化过氧化氢生成·OH和·O2-,高效催化降解亚甲基蓝,溶液中的MoS2-MNPs的浓度和过氧化氢的浓度对降解效率的影响很小;pH值范围为3-9时,降解效率仍很高,pH值对降解效率的影响可以忽略,而当pH值是11时,降解效率明显降低。MoS2-MNPs对其他有机染料的催化降解性能也很好;猝灭剂实验和ESR测试证明在降解过程中起主要作用的是·OH,其次是·O2-。此外,在循环再利用实验中,MoS2-MNPs在第五次循环使用时仍具有良好的催化性能。