随着工业的发展,人民生活水平不断提高,但水污染问题却越来越严重。为了处理水污染物,各国研究学者采取了如吸附、过滤或共沉淀法来应对。近年来,通过热、紫外光或过渡金属氧化物活化过一硫酸盐(活性物质为HSO5-,PMS)的高级氧化技术逐渐得到了环境领域的广泛关注。在众多的活化方法中,过渡金属氧化物因其催化活性高,节省能源而备受关注,但对于其活化PMS的过程而言还存在一些问题,比如粉末状样品在催化完成后需要后处理,难以再利用,易造成环境二次污染;催化效率还需要进一步提高,有必要构筑新的催化材料。因此,本文通过构建两个不同的体系解决以上问题,具体设计如下:(1)高效氧化铁/细菌纤维素复合膜的制备及其光催化性能研究:为了解决催化剂的分离和再使用问题,首次合成了作为高性能硫酸根自由基作用下的可见光光催化剂α-Fe2O3纳米盘/细菌纤维素复合膜。具有优异机械稳定性和成膜特性的细菌纤维素不仅有利于形成稳定的膜以解决分离和再循环问题,而且有助于分散和容纳α-Fe2O3纳米盘,从而增强可见光吸收性能,有利于提高在搅拌和流动状态下PMS体系对染料的可见光降解效率。特别是优化的复合膜在流动状态下光催化有机染料84 h后催化效率仍可高达100%,反应后易于分离,证实了其优异的催化性能和长期稳定性。即使在不同流速(3-16 mL h-1)下,此体系也能有效地将罗丹明B和橙Ⅱ降解。当流速重新从高降至低时可迅速恢复其原始性能,证明了 α-Fe2O3/细菌纤维素膜的高活性和流速适应性。本部分工作表明构筑α-Fe2O3/细菌纤维素复合膜可有效促进整个体系的催化效率同时解决分离循环问题的方法。(2)高性能花状硅酸钴的制备及其催化机理研究:由于硅酸钴(CoSiOx)存在大量表面钴羟基,其可作为催化反应的活性位点加快降解进程,因此本部分工作通过控制NH4Cl的投料量和水热时间合成了花状CoSiOx纳米催化剂。调控形貌后的CoSiOx具有由小纳米片团簇成的花状结构,有较高比表面积(665.2 m2 g-1),可在PMS活化过程中充分暴露表面活性位点,缩减PMS活化的限速过程时间,激活PMS产生活性自由基。CoSiOx-10作为催化剂,在0.2 gL-1的PMS存在下,常温9 min内即可将50 ppm的亚甲基蓝全部降解,降解速率可高达0.387 min-1,并且在不同条件下均具有良好的催化降解性能,显示了良好的普适性。这是因为CoSiOx/PMS体系中除常见有效的硫酸根自由基和少量羟基自由基外,还存在大量的高活性单线态氧,它不易受到水中背景无机物和有机物的干扰。本部分工作证明对催化剂形貌的可控调控和结构设计可有效提高整个PMS体系的催化效果。