含氮极性污染物的磁控光电耦合催化降解及其原位电化学监测研究

含氮极性有机化合物是在环境中检出频率和含量较高的一类新兴微污染物，具有传统的生化方法难以处理的特点，需要加强和提高对这类污染物的控制研究和认识。本项目以难生化降解的分别含1-3个氮原子的极性有机污染物－双氯芬酸、EDTA和苯并三氮唑为典型代表，综合电化学、光催化以及磁控制技术特点和协同优势，研究建立一种磁控光电耦合高效处理技术，即在制备碳纳米管掺杂的复合磁载光催化剂的基础上，用外磁场控制将光催化剂从悬浮态收集到电极表面，在一定条件下对含氮极性污染物进行降解处理；并使用一支修饰电极利用原位电化学方法适时监测处理过程中的污染物浓度变化和产生的含氮电活性中间体，对催化降解效果和机理进行系统深入的研究。通过本项目研究不仅为含氮极性有机物污染控制提供新型高效处理技术和研究方法，还对水体中其它新兴极性有机污染物处理研究具有重要的学术参考意义和应用价值。

本项目按照预定研究计划，圆满地完成了全部研究任务，达到了预期研究目标，成功地研制了一种高性能的磁性光电极，研究建立了磁控光电耦合催化降解技术，用于生化难降解的含氮极性有机污染物光电催化降解研究，同时结合电化学分析方法监测污染物降解效率，为含氮极性有机物污染控制提供新型高效处理技术和研究方法。所取得的主要研究成果包括：在研究制备高催化活性TiO2/SiO2/Fe3O4磁载光催化剂的基础上，用磁铁控制将磁载光催化剂固定于电极表面，获得了一种具有良好磁控性能和光电响应性能的磁性光电极，用于含氮极性污染物双氯芬酸的降解，并结合电化学分析方法监测了污染物的降解效果，探讨了污染物在磁性光电极上的光电催化降解机理，获得了良好的效果；发展利用不同纳米材料如碳纳米管、石墨烯修饰电极，发展高灵敏的电化学分析方法，成功地用于EDTA、4-氨基安替吡啉等含氮极性污染物的光电催化降解监测研究；研制了不同材料掺杂的TiO2复合膜电极，在提高电极光电化学活性和可见光电催化性能的基础上，用于苯并三氮唑等污染物的光电催化降解研究，获得了高效的降解效率和矿化效果。本项目相关研究成果已在重要的SCI国际学术刊物上发表研究论文11篇，申报发明专利1项。