【摘 要】
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随着现代工农业迅速发展,大量有机污染物,如染料、杀虫制、个人护理品及酸类化学品等进入水体后不易分解,能够长期稳定的存在于水体中,大部分具有“致癌、致畸、致突变”的“三致”作用,水环境的有机污染给人类的生存和发展带来了巨大的威胁。过硫酸盐高级氧化过程作为一种高效便捷水处理技术得以广泛关注,然而,高效绿色催化剂的选择和制备是该技术研究的核心内容。多酸基金属有机框架（POMOFs）作为理想多相催化材料具
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随着现代工农业迅速发展,大量有机污染物,如染料、杀虫制、个人护理品及酸类化学品等进入水体后不易分解,能够长期稳定的存在于水体中,大部分具有“致癌、致畸、致突变”的“三致”作用,水环境的有机污染给人类的生存和发展带来了巨大的威胁。过硫酸盐高级氧化过程作为一种高效便捷水处理技术得以广泛关注,然而,高效绿色催化剂的选择和制备是该技术研究的核心内容。多酸基金属有机框架（POMOFs）作为理想多相催化材料具有以下优点:1)MOFs合适的孔道能够满足多酸在分子水平上的单分散;2)MOFs可调的窗口允许催化底物和产物的自由扩散;3)POMOFs的结构明确,易于研究其催化反应机理;4)在简单温和条件下,即可实现POMOFs的组装合成;5)POMs和MOFs之间拥有化学键、静电引力、π-π堆积和氢键等作用,这不仅能够防止多酸的溶脱,保持POMOFs的结构稳定,还可重复利用。本论文基于POMOFs以上优点,以铁系MOFs作为多酸载体,充分利用多酸及铁系MOFs物化特性的优点,即:铁系MOFs固载多酸、吸附富集有机污染物和金属中心（Fe/Co/Ni）的协同催化,多酸的氧化催化及电子“储存器”的特性,从两例不同POMOFs出发（多酸分别位于MOF的孔道及节点）,构建了PMo12@MIL-101-NH2、Co4（2-mim）6Mo O4·x（solvent）（HZIF-Co Mo）及其衍生物,探讨了其在无外加能量的条件下,活化过硫酸盐（PDS/PMS）降解水体中有机污染物的效能、材料组分间的协同活化途径及机理、催化剂稳定性等关键科学问题。主要研究内容如下:1、构建了氨基功能化PMo12@MIL-101-NH2活化PDS降解对氯苯酚（4-CP）体系,对比研究表明MIL-101（Fe）的氨基功能化不仅能够稳定其孔道中的多酸阴离子,同时协同提升了其催化降解性能,PMo12@MIL-101-NH2其在无外加能量的条件下,有效活化PDS去除水中的4-CP,在120 min内,浓度为10 mg/L 4-CP溶液的去除率能达到98.95%,相比MIL-101-NH2提高了40.24%;且有效降低了铁离子的浸出,材料组分中氨基、多酸位点相互协同作用,通过自由基猝灭、原位拉曼、电化学等测试结果表明,PMo12@MIL-101-NH2活化PDS降解4-CP过程主要为电子主导的非自由基过程;2、构建了一例节点型POMOF,Co4（2-mim）6Mo O4·x（solvent）（HZIF-Co Mo,即Mo O4取代ZIF-67框架中的Co N4）,将其与ZIF-67对比,因该体系严重的离子浸出导致材料的不稳定性,在此基础上通过热解法得到Co/Mo2C@C衍生材料,进一步探究其活化PMS降解抗生素卡马西平（CBZ）的效能及机理,研究表明,Co/Mo2C@C衍生材料,其在30min内将浓度20mg/L的CBZ去除99.27%,与Co@C比较,Mo2C的引入不仅提升了材料的催化活性及稳定性,而且改变了降解过程中的主要活性物种,由单一自由基途径转变为有非自由参与(即除SO4·-和·OH外,~1O2参与降解)。
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砷及其化合物被生态环境部收录为有毒有害水污染物名录（第一批）,目前迫切需要对水体中砷污染进行有效控制和治理。自然环境中无机砷主要以As（Ⅲ）和As（V）的价态存在,且As（Ⅲ）的毒性远大于As（V）。水环境中砷的去除方法主要分为生物法、膜分离法、絮凝沉淀法、电化学法、氧化法和吸附法。吸附法因简易及低廉性质被广泛开发研究,而铁基氧化物对砷的特异亲和性被认定是吸附除砷的重要物质,但吸附过程实质是污染物
微生物电解池（Microbial Electrolysis Cells,MECs）具有净化污水和生产氢气的双重效益,是一种极具发展潜力的新型制氢技术。阴极催化剂是MECs析氢性能的决定性因素,其成本和稳定性也直接影响MECs技术在制氢领域的实际应用。目前最好的析氢催化剂-铂,因价格昂贵且不稳定而无法大规模应用于MECs。因此研发廉价高效的阴极析氢催化剂是发展MECs制氢技术至关重要的一步。本文研究
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含氮杂环化合物广泛地存在于天然产物和药物分子中,而喹啉酮类衍生物作为一类重要的含氮杂环化合物,也是很多药物分子的基本骨架。大量的研究表明,含有喹啉酮类骨架结构的药物分子在抗肿瘤方面具有较好的活性。迄今为止,已经开发了多种制备喹啉酮类化合物的方法,即喹啉酮类衍生物的构建主要利用的是酸酐促进的环化法和过渡金属催化的环化法等。但是,这类方法存在着反应条件比较苛刻和反应的官能团耐受性较差等问题。烯炔类化合