摘要
基于过硫酸盐的高级氧化技术是高效处理有毒有机废水的重要方法之一。但想要实现大规模工程应用仍面临众多瓶颈问题，如催化剂易团聚失活、操作困难、投资成本较高，催化反应速率低，界面电子转移速率低，反应物传质速率慢等。本研究主要针对上述问题，构建了 ZIF衍生碳类芬顿限域催化剂，深入研究了过一硫酸盐（Peroxymonosulfate,PMS）限域催化去除有毒有机污染物的界面反应过程及氧化去除机制。具体内容如下: （1）本研究构建了一种中空异质碳纳米材料（H-CN@C）,以解决氧化剂利用率及催化反应速率较低的问题，用于催化PMS高效氧化聚合脱除双酚AF。研究结果表明,H-CN@C可以在较低的氧化剂用量（氧化剂与污染物摩尔比为2∶1）和较快的反应速率（二阶反应速率增长至9.8030mM-1min-1）下去除双酚AF。中空限域结构的形成调控了 C=O与C-N的键长以及电子密度,有效提高了电子转移速率以及反应物的传质速率，改变了其催化路径并形成了单线态氧(1O2）介导的非自由基氧化途径。氧化产物的鉴定结果表明，双酚AF可能是通过氧化聚合途径得到有效去除，从而有效减少二氧化碳的排放。这些优异的特性使得中空异质结构介导的类芬顿氧化聚合去除污染物成为一种具有良好应用前景的水污染处理新技术。 （2）本研究构筑了具有核壳结构的Co掺杂ZIF衍生碳材料（Co@CN-TA）,以解决界面电子转移速率与反应物传质速率较慢的问题，用于催化PMS降解去除水体中的双酚AF。研究表明，Co@CN-TA表现出优异的催化性能（二阶反应速率可达到6.437 mM-1min1）和良好的适应性（pH=3.0-9.0等）。Co的引入有利于加速界面反应过程中电子的转移效率。而核壳限域结构的形成不仅可加速反应物的传质过程，改变其催化反应路径，同时能有效的减少Co离子的溶出（五次Co离子浸出平均量约为0.07 mg/L）。双酚AF主要是通过1O2降解为无毒的有机小分子。本研究揭示了空间限域情况下催化路径的调控机制，为受污染水体的无害化处理提供了新的思路。
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