氧四环素(oxytetracycline,OTC)是一种广泛应用于人类医疗与畜牧业的四环素类抗生素。在自然环境中的氧四环素难以降解且容易造成生物富集,对人类健康和环境构成威胁。为了处理水环境中的抗生素,TiO2光催化技术得到发展。但因其颗粒小,不易回收和易团聚等问题,所以将二氧化钛负载到其他材料上的复合材料被广泛研究。其中,石墨烯和磷烯是两种具有高比表面积和高速电子迁移率的材料,能很好地负载二氧化钛,调高其光催化性能。本文分别用水热法和固态分散法制备石墨烯/二氧化钛和磷烯/二氧化钛符合光催化材料,用于光催化降解水溶液中的氧四环素。并且利用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见光吸收光谱(UV-VIS)、X射线衍射(XRD)等方法分析了复合光催化材料的表面特征等。探究了复合光催化材料在不同pH温度、催化剂投加量、污染物浓度和捕获剂等条件下的催化性能,分析了可能的反应机制。对于催化效果更好的复合材料石墨烯/二氧化钛,还测试了其重复使用性能,并利用秀丽隐杆线虫对其光催化降解氧四环素的过程进行了生物毒性效力变化评估。主要结论如下:(1)通过水热法和固态分散法分别成功制备了石墨烯/二氧化钛(GN-TiO2)和磷烯/二氧化钛(PN-TiO2)复合材料。实验结果表明,各成分的原有结构都没有明显改变,二氧化钛分别负载于石墨烯和磷烯的表面,石墨烯和磷烯加入,提高了二氧化钛在全波长的吸光度;(2)将石墨烯/二氧化钛复合材料作为光催化剂对氧四环素进行光降解实验。使用10%GN-TiO2作为光催化剂,光源为波长254 nm,8W的紫外灯光源,在溶液初始pH为5.5,催化材料投放量为0.1 g L-1,温度为25℃条件下,在180 min的光催化降解反应后,可得最佳降解率98%。将磷烯/二氧化钛复合材料作为光催化剂对氧四环素进行光降解实验。使用1%PN-TiO2作为光催化剂,光源为波长254 nm,8 W的UV光源,在溶液初始pH为8.5,催化材料投放量为0.1 g L-1,温度为35℃条件下,经过180 min的光催化降解反应后,可得最佳降解率98%;(3)通过水热法和固态分散法分别制备了石墨烯/二氧化钛和磷烯/二氧化钛复合材料。石墨烯和磷烯的负载比例分别为10%和1%时降解率最佳。实验结果表明,当石墨烯和磷烯所占质量比为10%和1%时,光催化反应速率分别可达0.131 mg L-1/in-1和0.22 mg L-1 min-1;(4)本研究将EDTA、异丙醇、苯醌等自由基捕获剂加入反应溶液中,测定不同捕获剂对OTC的降解效果,以此分析光催化过程中主要活性物质。实验结果显示,当石墨烯/二氧化钛作为光催化剂时,光生空穴捕获剂(EDTA)对光降解效率影响最大,说明在该光催化过程中光生空穴是主要的活性基团。当磷烯/二氧化钛作为光催化剂时,超氧自由基捕获剂(苯醌)对光降解效率影响最大,说明在该光催化过程中超氧自由基是主要的活性基团;(5)将石墨烯/二氧化钛复合材料重复循环使用5次,对土霉素的去除率略有下降但其降解效果仍保持较好,降解效率可达90%。实验结果表明,石墨烯/二氧化钛复合光催化材料具有很高的稳定性;(6)使用秀丽隐杆线虫对光催化降解过程进行生物毒性效力变化评估。实验结果表明,使用石墨烯/二氧化钛复合材料作为光催化剂降解氧四环素过程中,会产生两种毒更高的副产物分别对孵化率和幼虫成活率造成影响;但经过反应180 min后的水样几乎对秀丽隐杆线虫无影响;(7)磷烯/二氧化钛复合材料相比于石墨烯/二氧化钛复合材料具有更高的反应速率,但石墨烯/二氧化钛复合材料相对于磷烯/二氧化钛复合材料具有更好的光催化效果和更低的制备成本,在抗生素废水处理中更具实用潜力。