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本文针对持久性有毒有机污染物生物毒性强、可生化性差等关键技术难题,采用简易热解法成功制备出新型氮掺杂碳纳米管包覆磁性铁、钴、镍金属纳米粒子(M@N-C,M=Fe、Co、Ni)以及硼/氮共掺杂碳纳米管包覆磁性铁系金属纳米粒子(Fe@C-BN)非均相催化剂。并以典型有害物质偶氮染料金橙Ⅱ (Orange Ⅱ)为模型污染物,构建基于硫酸根自由基的新型催化氧化反应体系,从反应动力学、影响因素、反应机理等角度对该类催化剂/PMS体系进行深入的分析研究,并结合现代测试分析表征手段(XRD、XPS、SEM、TEM等)阐明催化材料的组成-结构-表/界面性质-催化性能间的构效关系,实现催化剂的循环利用。主要开展了以下几个方面的工作:(1)采用热解法制备了 M@N-C非均相复合材料,并成功地将其应用于催化分解PMS降解有机污染物的反应体系中。系列表征结果显示催化剂具有管状结构,且金属纳米粒子被碳纳米管有效包覆形成核壳结构。非均相M@N-C/PMS体系降解金橙Ⅱ的催化效率呈现Co@N-C > Fe@N-C > Ni@N-C,这与文献报道的金属钴分解PMS产生活性自由基的效果最佳相符合。以Co@N-C/PMS体系为研究对象,考察了反应温度、PMS用量、污染物初始浓度等不同反应因素对金橙Ⅱ降解效率的影响。另外,催化剂循环实验表明催化剂具有很好的稳定性。通过自由基抑制实验得出催化剂表面的SO4·-和·OH自由基为主要的活性物种,并结合表征分析推断出金属与氮掺杂的碳纳米管协同作用共同活化PMS降解有机污染物。(2)以硼酸、三聚氰胺作为非金属原料与不同物质的量的九水合硝酸铁均相混合,并采用热解法在不同煅烧温度下合成Fe@C-BNTX (T代表催化剂的煅烧合成温度,X代表铁源物质的量)系列复合催化剂。系列表征结果表明催化剂具有管状结构,金属纳米粒子被碳纳米管有效包覆,且碳层表面有效实现硼/氮元素的共掺杂。催化实验显示Fe@C-BN80/PMS体系降解金橙Ⅱ的效率最佳,说明了合成温度和铁金属含量的不同对PMS的活化产生了不同的影响。实验以Fe@C-BN800 /PMS体系为研究对象,系统考察了 pH值、无机离子种类、反应温度、污染物种类以及催化剂重复使用条件下的有机物降解效率。通过催化机理分析,得出金属铁纳米粒子与硼/氮共掺杂的碳纳米管协同催化PMS产生SO4-和·OH自由基高效去除水中有机污染物。