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如何在能源短缺的世界性难题面前,解决环境污染问题,已经成为当下研究的热门领域。吸附和可见光催化技术由于工艺流程简单、易于操作、成本较低等优点吸引了众多研究者的目光。石墨相氮化碳(g-C3N4)、还原氧化石墨烯气凝胶(rGOA)两种新型功能材料成为当下研究热点。本文基于两种材料的优缺点进行一下三方面研究:(1)以氧化石墨烯(GO)为前驱体,通过还原自组装法制备了具有宏观三维(3D)多孔框架结构的rGOA。通过对样品进行SEM、HRTEM、XRD、XPS、BET等手段表征,表明rGOA具有三维网状介孔结构,比表面积达到294 m2·g-1。因为rGOA是具有π-π共轭的多孔宏观结构,而环境中染料大多含有π-π键结构,所以易于被rGOA吸附。rGOA对罗丹明B(RhB)染料的吸附量最大达到了 304 mg·g-1符合Freundlich吸附平衡模型,动力学模拟符合准二级动力学方程。(2)以三聚氰胺为前驱体,使用无模板法制备了介孔氮化碳(MCN)。然后MCN与GO混合,使用还原自组装法制备复合气凝胶。利用各种表征手段对复合气凝胶进行了材料表征,结果表明,MCN和rGO成功地结合在一起。MCN/rGOA复合物的比表面积从18m2·g-1增加到149m2·g-1。最优比例MCN/rGOA(MCN:GO=3:9)复合材料,在80 min内对RhB(20 mg·L-1,100 mL)吸附率最高为73.7%,吸附和可见光催化的总效果达到95.2%。与此同时,材料具有良好稳定性,五次重复实验后去除率仍约89%。该混合气凝胶不仅具有良好的吸附效果,而且具有良好的光催化性能,结合染料废水中各种影响因素,实验测试了 pH在3-7时去除效果较好、阳离子对RhB去除影响较小、腐殖酸会降低去除率以及表面活性剂少量存在时促进对RhB去除,浓度较大时抑制对RhB去除。(3)通过Gasusion 09软件利用密度泛函理论(DFT)中B3LYP杂化泛函方法,在6-31G(d,p)基组水平上,对RhB分子进行结构优化以及能量计算,然后利用Multiwfn计算福井函数的自由基反应系数找到RhB分子易被攻击的位点,结合高效液相色谱-质谱联用仪(HPLC-Q-TOF-MS/MS)对RhB催化降解中间产物,提出相应的降解路径。