作为地表系统中的重要铁氧化物矿物，磁铁矿具有分布广泛、结构稳定、表面催化活性强等优点，对环境污染物的迁移-转化及其环境归趋有着重要影响，是环境自净化作用的重要贡献者。在自然界，类质同像置换广泛存在于磁铁矿结构中，并显著改变磁铁矿的微结构和表面物理化学特性，制约着磁铁矿的吸附-催化性能。　　近年来，有关类质同像置换制约磁铁矿类Fenton催化性能的研究取得了重要进展，但相关工作主要集中于单一过渡金属合成掺杂磁铁矿的研究，而且合成掺杂磁铁矿的方法和条件不尽相同，难以进行对比。同时，天然磁铁矿除了同时存在多种过渡金属的类质同像置换外，还存在钛铁矿、镁铝尖晶石等多种出溶体及其与磁铁矿形成的固溶体，可见，天然磁铁矿的组成与结构明显比合成磁铁矿复杂。　　目前，有关类质同像置换磁铁矿类Fenton催化性能的研究主要集中于以下几个方面:(1)单一类质同像置换离子对合成磁铁矿结构与类Fenton催化性能(异相Fenton与异相UV/Fenton)的影响及其制约机理;(2)如何区分磁铁矿对有机污染物的吸附与降解的贡献，及其影响因素;(3)天然磁铁矿对有机污染物的降解-转化机制及其影响因素。上述工作已获得一些重要的研究成果，然而，从已有的文献资料来看，以下问题仍是近期关注的热点:(1)不同过渡金属置换磁铁矿的类Fenton(异相Fenton与异相UV/Fenton)催化活性差异及其控制因素;(2)类质同像置换磁铁矿类Fenton降解持久性有机污染物的微观机制及其影响因素;(3)天然磁铁矿中，物相组成及固溶体和（或）出溶体对异相Fenton催化性能的制约。　　本研究运用现代谱学和微束、微区技术对合成磁铁矿和天然磁铁矿的结构、表面物理化学特征、类质同像置换离子的占位与价态等进行了系统研究;通过羟基自由基(·OH)生成实验和四溴双酚A(TBBPA)、对硝基苯酚(PNP)等持久性有机污染物的类Fenton(异相Fenton与异相UV/Fenton)降解实验，对比研究类质同像置换离子、天然磁铁矿物相组成与出溶体等因素对磁铁矿类Fenton催化性能的影响及其制约因素，并获得如下主要认识与成果:　　一、阐释了合成钛磁铁矿异相UV/Fenton催化降解四溴双酚A的性能及微观机制　　Ti4+主要类质同像置换Fe3+，占据在磁铁矿的八面体位。钛类质同像置换增强磁铁矿对四溴双酚A(TBBPA)异相UV/Fenton降解性能。钛的增强作用主要归因于:在类质同像置换中存在Ti4+与Fe3+的不等价置换，增加了磁铁矿的氧空穴等反应活性位点，有助于加快催化过程中Fe3+向Fe2+的还原和·OH的生成。在降解过程中，钛磁铁矿具有良好的催化稳定性。TBBPA发生了脱溴和裂解反应，中间产物有TriBBPA、DiBBPA、BPA及4-（2-羟基异丙基）-2，6-二溴酚等七种溴代产物。　　二、揭示了典型类质同像置换离子对磁铁矿UV/Fenton降解四溴双酚A性能的影响　　典型过渡金属离子Co、Ni、Ti和Cr主要占据在磁铁矿的八面体位，Mn则以混合价态存在并分别占据四面体位和八面体位，上述过渡金属的置换作用对磁铁矿的晶体结构没有显著影响。置换磁铁矿对TBBPA的UV/Fenton降解过程符合准一级动力学方程，置换离子均提高磁铁矿的UV/Fenton催化活性，增强程度的高低次序为:Co＜Mn＜Ni≈ Ti＜Cr，这主要与置换离子的氧化还原电位，置换离子对磁铁矿表面特性（比表面积和表面羟基密度）的影响有关。　　三、阐明了典型类质同像置换离子对磁铁矿类Fenton催化性能的制约机制　　通过·OH生成实验，考察典型类质同像置换磁铁矿（Fe3-xMxO4，M=Fe、Ti、Mn、Cr、Co、Ni，x≤1.0）的异相类Fenton催化性能。在异相Fenton体系中，Cr3+、Mn2+及Co2+提高磁铁矿生成·OH能力，提高磁铁矿的异相Fenton催化活性。其中，铬磁铁矿的活性最强，但Ni2+和Ti4+则表现出抑制作用。在UV/Fenton体系中，Ni2+和Co2+没有明显改变磁铁矿生成·OH的能力，Cr3+、Mn2+及Ti4+则有效地减缓H2O2对·OH的淬灭过程，改善了·OH的生成过程，增强了磁铁矿的UV/Fenton催化性能。通过冗余分析和皮尔逊相关分析，在异相Fenton体系中，催化活性依次受·OH生成速率、磁铁矿比表面积和表面羟基密度的影响。而在UV/Fenton体系中，催化活性则主要受后两者的制约。　　四、探索了天然磁铁矿的异相Fenton催化活性及其影响因素　　在异相Fenton反应中，天然磁铁矿的物相组成及出溶体特征均影响·OH生成过程。天山、汉南和赞坎样品中磁铁矿相含量高于93％，其催化生成·OH的动力学过程均符合线性方程，催化活性强于合成的未掺杂磁铁矿，并主要受表面位密度的制约。大庙和攀枝花天然磁铁矿含出溶体，出溶体的共存使·OH生成动力学符合幂函数方程。其中，钛铁矿出溶体不参与·OH的生成，而尖晶石出溶体则能促进·OH的生成。天然纯相磁铁矿对对硝基苯酚(PNP)的降解活性与·OH生成速率呈正相关，降解活性顺序为TS＞HN＞ZK。钛铁矿出溶体有利于增强PNP的吸附，但由于其不参与类Fenton反应生成·OH，反而削弱了磁铁矿对PNP的降解。尖晶石出溶体对磁铁矿降解PNP的性能表现出增强效应。天然磁铁矿有良好的Fenton催化稳定性。　　上述研究结果有助于我们了解和掌握磁铁矿的环境自净化作用机制，并为磁铁矿族矿物在环境治理与修复中的应用提供实验基础。