随着工业化和城镇化的快速发展,从工厂车间排放的有机污染物,如对硝基苯酚,已经成为了一个亟需解决的环境问题。高级氧化工艺（Advanced oxidation processes,简称AOPs）由于可以产生快速氧化降解大范围有机污染物的高活性自由基,如·OH（羟基自由基）和SO₄^·-（硫酸根自由基）,而被普遍认为在降解水体中的有机污染物方面是一种卓有成效的工艺技术。近年来,SO₄^·-在地下水和污水研究修复治理方面因其相比·OH来说更具强力性、选择性、高效性并且拥有相较·OH在降解去除持久性有机污染物（POPs）时存在半衰期更长的活性因子而引起越来越多的研究学者的兴趣。另外包括过一硫酸盐（PMS）和过二硫酸盐（PDS）的过硫酸盐（PS）都可以作为SO₄^·-的来源,它们在环境中具有非常稳定、环境友好、性价比高、易于存储和运输等优点。过硫酸盐活化为SO₄^·-自由基的方法有多种,但直到目前过渡金属氧化物或者复合过渡金属氧化物依然被认为是一类具有高效、稳定且不会产生二次污染的异相催化剂。锰氧化物在土壤中含量非常丰富且具备低毒性,包含MnO,MnO2,Mn2O3,Mn3O4等20种多晶型物,多价态性质和非整比的化学组成使锰氧化物比单一氧化物复杂有趣的多。根据文献报道,目前有关锰氧化物活化PMS的机理较多,但至今仍没有统一的说法,尤其是不同晶型的MnO2的活化机理解释也不一致。基于此,本课题采用采用不同方法得到不同晶型的MnO2,深入探讨它们对PMS的活化机理以及降解有机污染物的机理,具体内容包含:（1）解释为什么不同晶型的MnO2在活化PMS时会产生不同的催化性能;（2）如何通过不同晶型的MnO2来活化PMS产生·OH和SO₄^·-;（3）有机污染物是怎样借助·OH和SO₄^·-进行降解的。本课题通过液相合成的方法得到接近非晶态的δ-MnO2（OL-1）纳米颗粒,然后加入氧化石墨烯（GO）作为形貌和相转变调控剂,采用水热方法成功制备了具有长条、均匀且致密的新型α-MnO2（OMS-2）纳米纤维材料。OMS-2和OL-1两者的催化性能对比表明,OMS-2协同PMS在80 min内可以降解96.96%的对硝基苯酚（4-NP）,而OL-1在80 min内只能降解31.11%的4-NP。两种催化剂的催化降解4-NP过程均符合伪一级动力学模型。OMS-2的降解速率K（0.086min-1）大约为21.5倍OL-1的K（0.004 min-1）。OMS-2的反应活化能Ea为28.53kJ/mol。通过电子顺磁共振（EPR）、X射线光电子能谱（XPS）、液相色谱分析（LC）、拉曼光谱分析（Raman）、程序升温还原（H2-TPR）、循环伏安法（cyclic voltammetry）、超高效液相高分辨质谱联用仪（LC-MS）对前期制备的OMS-2和OL-1进行系统表征并深入研究了两种催化剂在活化PMS过程中的活化机理。实验结果表明,OMS-2和OL-1在活化PMS时表现出不同催化活性的原因主要有以下几个方面:1)从催化剂结构机理方面来说,OMS-2拥有Mn（Ⅱ）、Mn（Ⅲ）和Mn（Ⅳ）多种价态,而OL-1则仅有Mn（Ⅲ）和Mn（Ⅳ）两种价态,OMS-2在PMS活化时转化通道明显多于OL-1;2)从催化剂表面的氧化还原能力来看,OMS-2具有较宽的氧化还原电势,其氧化还原电势为0.191 V,而OL-1的氧化还原电势为0.150 V;3)H2-TPR测试表明,与OL-1相比,OMS-2具有更大量的活性位点;4)从PMS活化机理方面来看,OMS-2与OL-1的PMS活化均以SO4-·和·OH为主要活性基团,且以NB和BA作为SO4-·和·OH探针的测试表明OMS-2和OL-1活化PMS产生SO4-·和·OH的反应速率分别为k（OMS-2 SO4-·）=0.00224min-1和k（OL-1 SO4-·）=0.00191 min-1,k（OMS-2·OH）=0.01615 min-1和k（OL-1·OH）=0.00899 min-1,这说明了OMS-2比OL-1具有更快的自由基产生速率。另外,我们也对OMS-2的异相催化与传统的均相催化的效率进行比较,结果表明OMS-2协同PMS的异相催化效率远高于Mn2+协同PMS的均相催化。最后,本论文还对4-NP的降解路径进行了深入研究,结果表明在OMS-2与OL-1的催化过程中4-NP的降解路线基本相同,只是OL-1对4-NP的降解去除效率低于OMS-2。