近年来,不断增加的环境污染受到了极大的关注,尤其是水体污染,大量有机污染物的排放对人类健康和生态环境造成潜在威胁。因此,各种方法被应用于水体治理,其中的半导体光催化技术被认为是最有前景的废水处理技术之一,可以低成本,高效地消除有机污染物。然而,光催化剂大多以粉末形式存在,在使用时极易团聚且难以回收利用,因此有必要将它们进行负载。与无机材料相比,有机材料由于其柔韧性、易于加工等优点被认为是理想的催化剂载体。然而,有研究表明有机材料在一些光催化剂的作用下容易被光降解。例如,二氧化钛(TiO2)被光激发产生的强氧化性羟基自由基(·OH)会对有机载体造成破坏。此外,TiO2仅能吸收太阳光中的紫外光,导致太阳能利用率低,这限制了它的光催化活性。近几年,二维层状材料石墨相氮化碳(g-C3N4)由于其成本低,无毒,化学性质稳定和具有可见光响应等优点被大量研究,但是g-C3N4的比表面积较小,量子效率较低从而导致它的光催化活性不高。因此,本论文选择将g-C3N4包覆在有机载体的表面来避免TiO2对载体的光腐蚀,同时利用TiO2与g-C3N4之间的相互作用来提高材料的光催化性能。本文选择低熔点皮芯聚酯纤维(LMPET)作为载体,将具有二维层状结构的g-C3N4包覆在LMPET的表面上再用于TiO2的负载,制备得到g-C3N4-TiO2@LMPET光催化纤维。通过扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、红外等表征手段说明g-C3N4成功地包覆在PET纤维表面上,且TiO2均匀地负载在g-C3N4@LMPET表面上。通过光致发光和瞬态光电流实验说明g-C3N4与TiO2的结合抑制了光生电子-空穴对的复合,通过紫外-可见漫反射测试说明g-C3N4将复合材料的光吸收范围拓宽至可见光。选用磺胺喹恶啉(SQX)和噻虫嗪为目标底物来进行光催化降解实验,结果表明与g-C3N4@LMPET和TiO2@LMPET相比,g-C3N4-TiO2@LMPET具有显着增强的光催化活性。而且,g-C3N4-TiO2@LMPET还表现出较好的循环使用性能和稳定性。通过TiO2和g-C3N4对对苯二甲酸双羟乙酯(BHET)的光催化降解实验和PET催化纤维的紫外光照实验表明了与TiO2@LMPET相比,g-C3N4-TiO2@LMPET上的g-C3N4层确实可以保护PET纤维免受·OH的腐蚀。在机理研究方面,捕获剂实验和电子顺磁共振(EPR)测试结果表明在反应过程中存在·OH,超氧自由基(·O2-)和空穴(h+)三种活性种,其中·OH可以对SQX和噻虫嗪进行深度氧化降解。为了进一步研究基于g-C3N4的自防护光催化纤维材料,选用棉纤维作为载体。与LMPET不同的是,棉纤维无法通过浸轧-热粘合的方法将g-C3N4进行负载。为了解决这个问题,有必要将g-C3N4进行改性,首先将g-C3N4进行羧基化得到g-C3N4-COOH,然后与带有氨基的硅烷偶联剂KH-550进行酰胺化反应得到具有粘结性的光催化剂g-C3N4-CONH-KH550。接着将棉布浸入其水解液中,通过浸轧-加热固化的方法得到g-C3N4-CONH-KH550@cotton,最后与TiO2溶液进行水热反应得到TiO2/g-C3N4-CONH-KH550@cotton。同样通过扫描电子显微镜、X射线衍射、红外、紫外-可见漫反射等手段对催化纤维进行表征。紫外光照实验和拉伸断裂强度测试结果表明g-C3N4-CONH-KH550层能有效减弱TiO2产生的·OH对棉纤维的腐蚀。在太阳光照下,TiO2/g-C3N4-CONH-KH550@cotton对SQX和噻虫嗪的降解表现出优异的光催化性能和循环使用性能。在该催化体系中,·O2-和h+是去除SQX的主要活性种,而·OH对噻虫嗪的降解起到了主要作用。本论文为构建一种高效稳定的负载型光催化材料提供了新思路,有望应用于环境净化领域。