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扑热息痛(acetaminophen,简称APAP),是一种常见的解热镇痛药物,自从1877年问世以来,它迅速风靡全球,在一个多世纪的广泛使用中,APAP缓解治愈了无数人的病痛。但在使用过程中人们发现,APAP既不能被人体完全代谢,也不能被市政污水厂完全降解,残留的APAP及其代谢产物最终进入自然水体,以较低的浓度持久存在。APAP在生物体内具有较长的代谢周期,会在生物体内累积并富集到一个较高的浓度,最终经由食物链危害人类的健康和生态系统安全。本论文以APAP为降解的目标污染物,首先制备了还原氧化石墨烯负载TiO2纳米光催化剂,然后将气相介质阻拦放电等离子体与制备的纳米催化剂进行耦合用于对APAP的降解,并进行了一系列的相关研究。论文首先以密闭氧化法制备了氧化石墨烯(Graphene oxide,简称GO),然后以水热法制备了还原氧化石墨烯(Reduced Graphene Oxide,简称RGO)负载TiO2纳米催化剂,并对该复合催化剂通过透射电子显微镜(TEM),X射线衍射仪(XPS),比表面积仪(BET)等表征分析,结果表明复合催化剂中TiO2成功负载在RGO片层上,并与RGO以共价键紧密结合。论文随后利用RGO负载TiO2纳米催化剂协同气相介质阻拦放电等离子体降解水中APAP,并从等离子电源的放电电压、能源利用效率、溶液的初始pH值、催化剂添加量、复合催化剂中GO与TiO2的质量比、催化剂多次循环后的稳定性等方面探讨了该复合体系用于水中APAP降解的实际效果和影响因素。实验结果表明:相比于单独气相介质阻拦放电等离子体和气相介质阻拦放电等离子体耦合纯TiO2,该复合体系可以大幅提高水中APAP的降解效率。此外,提高等离子电源的放电电压,增加催化剂添加量,提高溶液初始pH值都能提高降解效率。实验结果表明:在放电电压为18kV,APAP初始浓度为20mg/L,溶液初始pH值为9,催化剂添加量为0.25g/L,GO/TiO2质量比为1:20时,经过18min放电反应,APAP的降解率可达92%。同时,论文探究了 RGO负载TiO2纳米催化剂协同气相介质阻拦放电等离子体降解APAP的反应机理。具体来说,论文分别研究了在反应过程中复合体系的H2O2和O3积累浓度、溶液的紫外可见吸收光谱(UV-vis)以及TOC的变化。实验结果表明:复合体系能显著增加H2O2的生成,加快O3的分解,并促进APAP苯环的断裂,提高矿化率。最后,论文结合前线分子轨道理论(Frontiermolecularorbital theory)和液质联用(HPLC/MS)检测结果,推导出了 APAP在RGO负载TiO2纳米催化剂协同气相介质阻拦放电等离子复合体系中可能的降解路径。