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因为近些年来的环境污染与能源短缺问题越来越严重,而光催化技术具有解决能源和有机物污染处理问题的潜在应用前景,所以得到了广泛的研究与应用并且成为研究的热点之一。1972年AFujishima等在Nature杂志上发表了并提出了有关Ti02在单晶电极上光分解水制氢的结果,自此标志着光催化新时代的开始。目前所开发的光催化材料主要集中在金属氧化物,如TiO2、SrTiO3。这些半导体光催化材料具有价格低廉、化学稳定性高、紫外光光催化效率高等众多突出优点。但这些传统光催化材料的缺点是只吸收紫外光,只能在紫外光照射下发生光降解。我们已知紫外光能量只占太阳光能量的5%,这会直接导致它的太阳能转换效率较低,严重制约了其实际应用。因而,探索新的提高传统光催化材料效率的途径就显得尤为重要。在本论文中,我们提出了简便可控的方法设计和合成新型的光催化材料ZnO,异质结复合光催化材料g-C3N4-Zn0,纳米孔洞金属-有机骨架MIL-100(Fe),并研究了这些新型光催化材料的应用价值。本论文主要内容有如下三点：1.我们创新性的提出了一种用金属-有机骨架材料设计与合成具有形貌可控的ZnO光催化材料,并研究了其光催化矿化甲基橙(MO)色素性质。在常温常压下,使用超声法快速制备了具有二维结构的金属-有机骨架[Zn3(BTC)2-12H2O],然后以其作为前躯体,通过煅烧热处理制备氧化锌,详细研究了煅烧温度及煅烧时间对所制备ZnO的形貌及相组成的影响,并考察了所制备ZnO光催化矿化甲基橙染料性能。研究发现,煅烧温度和时间对[Zn3(BTC)2-12H2O]的分解具有重要影响。随烧结温度升高,[Zn3(BTC)2-12H2O]的骨架逐渐破坏,在450℃煅烧1h后ZnO形成,在此温度下,延长煅烧时间到4h,形成单一的ZnO。煅烧温度对ZnO的形成具有明显影响。升高温度到500℃,煅烧2h即可得到单一的ZnO。扫描电子显微镜(SEM)观察表明,通过控制煅烧时间和温度,能够很好的调控ZnO纳米粒子尺寸和形貌。光催化性能测试表明,所制备的ZnO的光催化性能与氧化锌的形貌、相组成有很大的关系,在500℃煅烧120min的所制备的ZnO表现出较好的矿化甲基橙性能。我们期望该方法将会为可控变量制备不同形貌的金属氧化物光催化剂等领域提供一个有效的平台。2.利用g-C3N4的可见光响应性能、较高的导带位置、易于金属氧化物构成界面的C、N组分及其独特的具有较高载流子输运性能的层状结构特征,设计g-C3N4这一种新型的非金属光催化材料与传统金属氧化物ZnO构成异质结g-C3N4-Zn0复合光催化剂,以提高光生载流子的浓度及抑制光生电子-空穴对的复合,从而提高光催化降解污染物性能。以三聚氰胺和二水合醋酸锌作为前驱体通过简单的一步煅烧法制备了具有不同氧化锌质量分数的产物,分别用红外光谱(FT-IR),粉末X-衍射(XRD),扫描电镜(SEM),高分辨显微镜(HR-TEM),光电子能谱(XPS)对在获得的产物进行结构表征,结果证实获得的产物就是目标产物。通过光催化性能测试表明所获得的异质结复合光催化材料g-C3N4-Zn0具有非常好的光催化降解能力,其光催化降解甲基橙染料反应速率是纯g-C3N4的3.5倍,降解对硝基苯酚(NP)的速率是纯g-C3N4的6倍。这种基于g-C3N4异质结复合光催化材料将会带动应用于开发新型高效的光催化剂提供一定的实验依据和有益的理论参考。3.设计了一种新型的基于纳米孔洞金属-有机骨架MIL-100(Fe)的Fenton体系。实验考察了MIL-100(Fe)的在不同PH值情况下的光Fenton性能实验,实验数据表明在PH=4的情况下,MIL-100(Fe)与双氧水组成的新的Fenton体系12分钟后就使MO的降解率就达到了99%,降解速率非常快。PH大于或等于4时MO降解速率较慢。此外,我们对在PH=7的中性环境时同样条件下MIL-100(Fe)与铁的离子形态二价铁、铁的固体态四氧化三铁的光Fenton对比实验进行了研究,通过实验数据,我们得出了MIL-100(Fe)的光Fenton性质较铁的离子态和固体态都优越,60分钟可以将MO降解完全,固态四氧化三铁降解需要80分钟,而传统的二价铁离子在PH=7的时候降解基本没有脱色,分解基本没有进行。由此可见MIL-100(Fe)在PH=7的情况下依旧能较快的完成光Fenton实验。新型的Fenton体系相比传统的Fenton体系更具有优势,同时该新型的光Fenton催化剂其pH适应范围广、制备简单、可以循环利用、易回收、不会造成二次污染。这种新型的Fenton体系催化剂将会为在实际废水处理中的带来广阔的应用前景。