喹啉是煤化工废水二级出水中的一种典型的难降解有机物之一,它广泛地存在于地表水和土壤中。传统的物理吸附法和生物降解法面临成本高、处理周期长等问题,难以投入实际应用。因此,寻求一种稳定高效的喹啉深度处理方法迫在眉睫。光电催化（PEC）氧化技术是高级氧化技术的一个分支,通过光催化过程与电化学过程相结合,产生强氧化性的·OH对污染物进行无选择性的高效氧化。本论文以光电催化氧化技术为基础,研制了基于钛网铜网的金属氧化物催化剂,依据Z-Scheme半导体异质结原理设计了3D堆叠式光电催化反应器,考察了光电催化反应体系降解喹啉的效能,探究了影响降解反应的因素,为之后对体系的放大和实际煤化工废水深度处理奠定基础。采用阳极氧化法、光还原沉积法制备Ag-TiO2/Ti光电阳极,湿式化学氧化法、水热法制备Cu2O/g-C3N4光电阴极。从表面形貌、晶型结构、化学键组成和光电化学性能等多方面对催化剂进行表征。依据Z-Scheme复合半导体异质结原理和基于传统负载型光电催化反应器结构,并结合网状催化剂结构,搭建了3D堆叠式光电催化反应器,成功实现了阳极阴极同步进行光催化氧化与光催化还原,有效解决了传统光催化反应器光利用率较低、粉末催化剂分离回收困难的问题,给反应器实际应用提供了可能。为确定光电催化体系最佳运行参数,研究了污染物降解过程中堆叠层数、外加偏压和阴极材料等运行条件对体系污染物降解效率的影响。结果表明:所搭建的3D堆叠式网状光电催化系统中,外加偏压1.5 V,7层金属催化剂网的光电催化性能最佳,反应速率常数为0.00871 min-1,对比结果显示Cu2O/g-C3N4为阴极材料中效果最优异电极。将3D堆叠式光电催化反应系统应用于目标污染物喹啉的降解中,实验结果表明3D堆叠式光电催化反应系统具有高效降解喹啉的能力。在90 min降解周期内,喹啉降解率达77.6%,TOC去除率达71.5%,反应速率常数为0.01656 min-1。Cu2O/g-C3N4阴极在曝气加入后90 min内基本将50 mg·L-1喹啉降解完全,速率常数由0.01681 min-1提升至0.04412 min-1,TOC去除率提升至81.5%。而初始浓度的增加提高了溶液传质阻力,导致了反应速率与降解率的下降。通过Langmuir-Hinshelwood模型对光电催化降解喹啉过程进行反应动力学拟合,拟一级反应动力学拟合程度最好,反应速率常数为0.01656 min-1。从紫外-可见全波长扫描和液相色谱推测出喹啉降解过程中的有更高极性的中间产物生成。