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硫酸根自由基(SO4·-)高级氧化技术(SR-AOPs)能够产生具有较高氧化还原电位、较强选择性和较长寿命的SO4·-,在处理难降解有机污染物方面有良好的应用前景。在众多诱发SO4·-的方法中,金属氧化物容易从水中分离再利用,减少溶解在水中的金属离子,可以在较宽的pH范围(pH 2-9)发挥作用,易于活化过一硫酸盐(PMS)除污染技术的工程化应用。但是,该技术中高效稳定的金属氧化物调控、界面反应原理和有机污染物降解机理等关键问题缺乏系统、深入的研究。针对上述问题,本论文以铋酸铜(CuBi2O4)研究对象,构建CuBi2O4制备途径-尺寸/形貌/表面化学性质-催化活性关系,揭示CuBi2O4基催化剂活化PMS产生活性氧种类(ROS)的界面反应原理,阐述活化PMS去除难降解有机污染物机制。首先,采用简单易行的溶胶-凝胶法制备CuBi2O4复合催化剂,通过优化制备条件,调控CuBi2O4复合催化剂的晶相组成和催化活性,有效控制铜离子溶出。引入可见光外场,构建了可见光助CuBi2O4复合催化剂活化PMS水处理除污染技术,实现罗丹明B(Rh B)染料的高效降解(99.8%的去除率和55.3%的矿化率)。CuBi2O4复合催化剂在可见光照射下产生的光生电子和空穴与PMS反应产生SO4·-和·OH,具有强还原性的光生电子还促进催化剂表面Cu(I)/Cu(II)的循环,从而加速PMS分解产生SO4·-和·OH。本文首次采用自由基捕获动力学计算了SO4·-和·OH的表观产生速率,分别为(2.38-2.78)×10-2 min-1和(9.44-9.96)×10-3min-1。其次,采用水热法控制CuBi2O4的成核和生长,实现对CuBi2O4尺寸、形貌和表面羟基密度的定向调控,进一步提升CuBi2O4活化PMS对有机污染物的降解能力。研究发现,具有高密度表面羟基的小直径CuBi2O4微球有利于活化PMS降解有机污染物。反应60 min后,Rh B染料和多种微量有机污染物(双酚A、苯并三氮唑和卡马西平)的降解率均超过90%。CuBi2O4微球丰富的表面羟基为与PMS的络合反应提供了位点,反应过程中表面Cu(I)/Cu(II)的循环强化PMS活化产生SO4·-和·OH,使Rh B通过N位脱乙基、共轭氧杂蒽结构破坏和苯环开环途径而降解。最后,采用微波辅助法联用煅烧处理组装均匀微球CuBi2O4,有效解决CuBi2O4形貌和尺寸不均匀以及铜离子溶出高的问题,实现了Rh B染料和典型微量有机污染物(二苯甲酮-4(BP-4)、二苯甲酮-3、磺胺甲恶唑和阿昔洛韦)的高效降解。与水热法制备的纯相CuBi2O4微球相比,均匀微球CuBi2O4活化PMS除污染性能提高了1.2-5.2倍。CuBi2O4表面活性位点的均匀暴露促进固液界面传质,有利于PMS与Cu(I)-OH的界面接触,促进Cu(I)/Cu(II)高效循环活化PMS产生SO4·-、·OH和~1O2。SO4·-和·OH是降解有机污染物的关键ROS,通过自由基加成反应引发BP-4以羟基化、去甲基化、C-C键断裂和Baeyer-Villiger重排的途径被降解。本文将高分辨质谱识别与理论化学计算相结合,突破了文献报道的单电子转移是SO4·-与富电子芳香族化合物的主要反应类型。水体中氯离子的存在能够诱发氯代副产物的产生,但氯代副产物并未表现出较高毒性。本文通过优化CuBi2O4的制备方法及条件调控其尺寸、形貌和表面化学性质,提高其活化PMS去除难降解有机污染物的性能,探究CuBi2O4界面活化PMS的反应原理和有机污染物的降解机理,为活化PMS高性能催化剂的定向调控提供了理论依据,丰富了活化PMS除污染技术基本原理,为有效指导该技术的实际应用提供理论支撑。