海洋生物污损涉及了4000多种海洋生物，对海上工程设施造成了极大危害。海洋生物污损的防护方法多种多样，其中应用最为广泛的是商业防污涂料，该方法使用简便，效果良好，成本低，但由于该类涂料中含有杀生物剂，会对海洋生态平衡造成一定的危害。因此，开发环境友好型的防污涂料或者开发新型防污技术是刻不容缓的。

       本论文选择新型的光催化杀菌防污技术，以AgVO₃和ZnO为基础材料，分别与Ag₂MoO₄和助催化剂AgBr复合，构建出具有不同的异质结结构的复合光催化剂，增强光捕获能力并延长光吸收区域，抑制电子和空穴对的重组，进而提高其光催化活性，获得具有优异的光催化活性的抗菌防污材料。根据降解、抗菌实验数据以及自由基捕获实验，评价复合材料的光催化抗菌防污活性，并提出相应的光催化反应机理，为开发稳定、高效、绿色环保的抗菌防污半导体材料提供了理论依据。具体研究内容如下：

   （1）利用水热法合成具有一维棒状结构的AgVO₃纳米材料，然后通过原位生长法在其上负载颗粒状AgBr，成功制备出由AgVO₃的（501）晶面和AgBr的（200）晶面紧密结合的AgBr/AgVO₃复合材料。光催化降解实验表明，0.5 AgBr/AgVO₃复合材料具有优异的光催化活性，在可见光照射下150 min后对RhB的降解率可达到92.3％。由光催化抗菌防污实验得出，在30 min内，使用0.5 AgBr/AgVO₃异质结光催化剂，超过99.9970％的E. coli， P.aeruginosa和S. aureus被杀死，说明0.5 AgBr/AgVO₃复合材料具有优异的杀菌性能。经过6次杀菌循环实验后，0.5 AgBr/AgVO₃复合材料对P.aeruginosa的抗菌率没有明显降低，表明该复合材料具有良好的可重复使用性。根据自由基捕获实验以及上述数据，提出复合材料的光催化机理。

   （2）利用水热法和原位生长法制备了具有不同摩尔比的AgBr/Ag₂MoO₄@AgVO₃光催化剂，研究AgBr和Ag₂MoO₄的不同负载量对所制备的复合材料的光催化活性的影响。结果表明1.0 AgBr/Ag₂MoO₄@AgVO₃光催化剂对RhB溶液具有最好的降解效果，降解率达到了94.9%。在光催化抗菌防污实验中，1.0 AgBr/Ag₂MoO₄@AgVO₃ 光催化剂对三种模式菌的杀菌率均超过

了99.99%，在经过5个循环后，该催化剂对铜绿假单胞菌的抗菌率依然达到98.5942％，表明该材料具有良好的抗菌性以及稳定性。

   （3）利用水热法和原位生长法合成具有Z型结构的AgBr/Ag₂MoO₄@ZnO复合材料，通过XRD，SEM，XPS和HRTEM等一系列表征手段对所制备的复合材料的形貌，组成和结构等进行表征。选择环丙沙星（CIP）和罗丹明B（RhB）作为目标物进行光降解实验，以揭示制备的复合材料的光催化活性。光催化降解实验表明，0.5 AgBr/Ag₂MoO₄@ZnO光催化剂在可见光照射下对环丙沙星的降解率为80.5％，表现出较好的光催化降解活性。在光照60 min后，超过99.999％的E. coli，P.aeruginosa和S. aureus被杀灭。此外在5次循环杀菌实验后，该催化剂依旧表现出良好的稳定性，说明0.5 AgBr/Ag₂MoO₄@ZnO复合光催化剂具有优异的光催化活性。通过自由基捕获实验提出复合材料的光催化反应机理。

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.1.1 海洋生物污损概述 1

1.1.2 海洋生物污损防护 1

1.2 光催化降解及杀菌防污技术 3

1.2.1 光催化材料 3

1.2.2 提高半导体光催化活性的方法 4

1.2.3 AgVO₃简介 5

1.2.4 ZnO简介 7

1.2.5 Ag₂MoO₄和AgBr简介 8

1.3 选题依据及研究内容 9

1.3.1 选题依据 9

1.3.2 研究内容 10

第二章 实验部分 13

2.1 材料与试剂 13

2.2 实验仪器 14

2.3 材料表征方法 14

2.3.1 X射线衍射表征（XRD） 14

2.3.2 扫描电子显微镜表征（SEM） 14

2.3.3 透射电子显微镜表征（TEM） 15

2.3.4 紫外-可见漫反射表征（UV-DRS） 15

2.3.5 X射线光电子能谱表征（XPS） 15

2.4 光催化降解实验 16

2.4.1 光催化实验装置 16

2.4.2 光催化降解实验 16

2.5 光催化抗菌防污实验 17

2.5.1 细菌培养基的配制 17

2.5.2 材料与器具的准备 18

2.5.3 细菌悬液的制备 18

2.5.4 光催化杀菌实验 19

2.5.5 自由基捕获实验 19

第三章 AgBr/AgVO₃材料的制备及其光催化防污性能的研究 21

3.1 引言 21

3.2 实验部分 22

3.2.1 材料的制备 22

3.2.2 AgBr/AgVO₃复合材料表征 23

3.3 结果与讨论 23

3.3.1 复合材料的X射线衍射分析 23

3.3.2 AgBr/AgVO₃复合材料扫描电子显微镜分析 24

3.3.3 AgBr/AgVO₃复合材料TEM分析 25

3.3.4 AgBr/AgVO₃复合材料XPS以及UV-DRS分析 26

3.3.5 光催化活性测试 28

3.3.6 光催化杀菌防污测试 29

3.3.7 光催化的稳定性实验 30

3.3.8 光催化抗菌防污机理 31

3.4 本章小结 33

第四章 AgBr/Ag₂MoO₄@AgVO₃材料的制备及其光催化防污性能的研究 35

4.1 引言 35

4.2 实验部分 36

4.2.1 材料的制备 36

4.2.2 AgBr/Ag₂MoO₄@AgVO₃纳米复合材料表征 37

4.3 结果与讨论 37

4.3.1 光催化剂的X射线衍射分析 37

4.3.2 光催化剂的形貌表征 38

4.3.3 光催化降解活性 40

4.3.4 光催化杀菌防污测试 41

4.4 本章小结 43

第五章AgBr/Ag₂MoO₄@ZnO材料的制备及其光催化防污性能研究 45

5.1 引言 45

5.2 实验部分 46

5.2.1 材料的制备 46

5.2.2 AgBr/Ag₂MoO₄@ZnO复合材料表征 47

5.3 结果与讨论 47

5.3.1 复合材料的X射线衍射分析 48

5.3.2 AgBr/Ag₂MoO₄@ZnO复合材料扫描电子显微镜分析 49

5.3.3 AgBr/Ag₂MoO₄@ZnO复合材料TEM分析 49

5.3.4 AgBr/Ag₂MoO₄@ZnO复合材料表面元素分析 50

5.3.5 光催化活性测试 51

5.3.6 光催化杀菌防污测试 55

5.3.7 光催化抗菌防污机理 57

5.4 本章小结 59

第六章 结论与展望 61

6.1 结论 61

6.2 创新点 62

6.3 展望 62

参考文献 65

致 谢 77

作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 79