【摘 要】
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非均相催化活化过一硫酸盐（PMS）产生的强氧化性硫酸根自由基(SO4·-),能够有效降解有机污染物。其中,钴基催化剂的研究较为广泛,但仍然存在一些尚待解决的问题:（1）催化剂中的Co容易浸出到水体中,造成环境污染;（2）催化剂中Co（II）/Co（III）氧化还原对的循环速率限制了催化剂的活性;（3）粉体非均相催化剂难于分离回收,残留在水体中的催化剂容易造成二次污染。针对以上问题,本论文选用晶体结
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非均相催化活化过一硫酸盐（PMS）产生的强氧化性硫酸根自由基(SO4·-),能够有效降解有机污染物。其中,钴基催化剂的研究较为广泛,但仍然存在一些尚待解决的问题:（1）催化剂中的Co容易浸出到水体中,造成环境污染;（2）催化剂中Co（II）/Co（III）氧化还原对的循环速率限制了催化剂的活性;（3）粉体非均相催化剂难于分离回收,残留在水体中的催化剂容易造成二次污染。针对以上问题,本论文选用晶体结构稳定的钛铁矿型CoTiO3作为活化PMS的催化剂。通过控制铁源和钴源投料比,采用沉淀法制备了Fe掺杂的CoTiO3催化剂。研究发现Fe取代部分的Co后,催化剂的电子结构与表面化学性质得到了有效调控并加速了Co（II）/Co（III）氧化还原对的转化,其催化活化PMS降解TC的速率常数较未掺杂样品提升了5倍。通过自由基猝灭实验和电子顺磁共振波谱测试发现,催化剂在活化PMS过程中会产生SO4·-、·OH和~1O2,其中SO4·-和~1O2在有机物降解中起主要作用。针对粉体催化剂难以回收利用的问题,采用原位生长法将Fe掺杂的CoTiO3催化剂均匀生长在Si O2纤维膜上,构建了具有开放催化网络的FCTSM催化分离膜。在PMS存在下,有机污染物（如,尼美舒利,亚甲基蓝等）通过液体静压驱动渗透过膜后,可有效降解为毒性更小中间体。同时,该催化膜还兼具良好的膜分离特性,对乳化油能实现98.4%的截留率。总的来说,Fe掺杂CoTiO3催化剂可高效活化PMS降解有机物,其在赋予滤膜催化氧化性能以及提高滤膜的水处理能力方面具有良好的应用前景。
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