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本论文提出了基于羟基自由基(HO·)生成速率和生成效率的非均相Fenton催化体系构筑思路,结合先进的材料可控制备技术与数值建模方法,对催化剂结构、反应性能、动力学及反应机理进行了研究。开发的体系可应用于水中微量污染物的高效降解清除。采用部分分解法和化学气相迁移法制备了层状氧基氯化铁(FeOC1)。结合降解活性与反应稳定性,对制备工艺和参数进行了优化。采用化学气相迁移法制备的FeOCl对10余种有机污染物进行了Fenton氧化降解,30min氧化降解率可达100%。采用5,5-二甲基毗咯啉氮氧化物(DMPO)捕捉电子顺磁共振(EPR)和苯甲酸分子探针动力学对FeOCl催化剂的HO·生成进行了定性和定量的研究,证明FeOCl催化剂的HO·生成速率高于传统含铁非负载型催化剂1-3个数量级。在此基础上采用熔融-浸润法成功将FeOCl固载于多种无机多孔载体,初步实现了催化剂工程化。制备工艺具有较高的可重复性和较好的规模性；同时简化了FeOCl催化剂的制备工艺,提高了FeOCl分散度和利用率。通过工程参数和数学拟合对HO·生成基元反应过程进行了详细分析,发现FeOCl可与H202形成活性络合中间体,从而控制产物的生成路径。针对H202分解中HO·的生成效率,设计了活性炭负载纳米金(Au/SRAC)催化体系。以双酚A为靶分子,对催化剂制备工艺参数、反应操作参数,分别包括载体处理方式、前驱体pH值、还原温度；反应pH值、温度、H202加入量等进行了单因素考察。结合多种表征技术建立了催化剂的构-效关系,认为纳米Au与碳上悬键的相互作用是催化活性的起源,进而产生金属与载体间电子极化或转移,改变了纳米Au与H202的作用路径,导致HO·的产生。针对H202催化分解,以拟一级速率模型为基础,研究了反应条件对表观动力学常数的影响。提出了基于双中间体的拟酶动力学模型,解释反应过程中HO.,以及自由基生成效率与反应条件之间的依赖关系。