甲氧苄啶(trimethoprim,TMP)作为一类抗生素,广泛应用于畜牧业以及水产养殖,残留于水环境中的TMP对人类和动植物存在潜在威胁。目前在环境污染和能源危机已成为全球范围内广泛关注的两大问题的形势下,利用光催化剂在可见光下对水环境中的抗生素进行降解是极具潜力的技术。本研究通过对石墨相氮化碳进行掺杂改性协同过硫酸盐(peroxydisulfate,PDS)在可见光(visible-light,Vis)照射下降解 TMP,探究一种绿色环保且高效的降解甲氧苄啶的方法,为治理水环境中TMP提供有效的途径。本文主要的研究结论有:(1)制备温度和掺杂比都是影响氯掺杂石墨相氮化碳光催化剂活性的关键因素。分别在 490℃、520℃、550℃、580℃ 和 610℃ 下制备了 Cl-C3N4-1/490℃、Cl-C3N4-1/520℃、Cl-C3N4-1/550℃、Cl-C3N4-1/580℃和 Cl-C3N4-1/610℃,通过降解率确定了最佳制备温度为550℃后,在550℃下制备了不同掺杂比的Cl-C3N4-Y/550℃(Y代表样品中氯化铵与三聚氰胺的质量比分别为0.2、0.5、1、2、3)。通过比较对TMP的降解率筛选出最佳的制备条件即:在550℃下,氯化铵和三聚氰胺质量比为1时所制备的Cl-C3N4-1/550℃有最好的光催化活性,在180min时降解率高达98.09%。表征结果表明,相较于g-C3N4,掺杂改性并不会改变Cl-C3N4-1/550℃的基本晶体结构以及基本化学结构,但会使Cl-C3N4-1/550℃的层间距略微扩大,比表面积有所增大。同时改善了光的吸收能力,减小带隙,降低光生电子hepatoma upregulated protein-空穴复合率,使价带和导带水平上移。相较于g-C3N4,Cl-C3N4-1/550℃的带隙宽度由2.95eV减小到了 2.90eV,价带由1.98eV变化到了 1.88eV,导带由-0.97eV变化到了-1.02eV,有效改善了 Cl-C3N4-1/550℃的光催化性能。(2)在Cl-C3N4-1/550℃/Vis 体系中,Cl-C3N4-1/550℃催化剂的投加量、pH、TMP的初始浓度都是影响TMP降解的重要因素。TMP的降解率随TMP初始浓度的降低而增加,在TMP浓度为20.00mg/L时,最优条件在pH=11、Cl-C3N4-1/550℃投加量为1.00 g/L 时,TMP 降解率在 180min 达到 99.78%。Cl-C3N4-1/550℃/Vis 体系中产生了·OH、h+、102和·O2-四种活性物SAG分子式质。Cl-C3N4-1/550℃催化剂具有较好的稳定性和重复使用性,有一定实际使用价值,经过四次循环使用后,在180 min对TMP的降解率仍能达到98.93%的降解率。(3)在PDS/Cl-C3N4-1/550℃/Vis体系中,TMP初始浓度越高,TMP的降解率越低。适量的PDS投加量和Cl-C3N4-1/550℃催化剂投加量可以促进TMP的降解。在TMP浓度为20.00mg/L时,最优条件为pH=3.00、催化剂投加量为1.00g/L,PDS投加量为1.00g/L时,降解率在160min达99.82%。通过猝灭实验和电子自旋共振(EPR)发现在PDselleckS/Cl-C3N4-1/550℃/Vis 体系中产生了 SO4·-、·OH、1O2、h+和·O2-五种活性物质。(4)通过对比 Vis 体系、PDS/Vis 体系、g-C3N4/Vis 体系、Cl-C3N4-1/550℃/Vis 体系和PDS/Cl-C3N4-1/550℃/Vis体系下对TMP的降解率和各反应体系的反应速率常数,发现PDS、Cl-C3N4-1/550℃以及可见光存在着协同作用,PDS的加入可以有效提高Cl-C3N4-1/550℃/Vis体系的光催化能力。相较于其他体系PDS/Cl-C3N4-1/550℃/Vis体系有最高的降解率,在160min时降解率达到了 99.60%,体系的反应速率也更快,k=0.03555 min-1。(5)通过理论计算和液质联用检测中间产物,推测了 TMP的降解路径。PDS/Cl-C3N4-1/550℃/Vis体系降解TMP主要有羟基化、去甲基化、氧化和裂解。同时将PDS/C1-C3N4-1/550℃/Vis体系应用于不同的水质背景下(自来水、污水二沉池出水、地表水、水产养殖水体),在水产养殖水体中的降解率最低,120min时仍能达到76.66%的降解率,说明PDS/Cl-C3N4-1/550℃/Vis体系有一定的实际应用价值。