自支撑型类Fenton催化剂的制备及其降解氯酚污染物的研究

According to the synthetic strategy of metal-organic frameworks, we shall design and synthesize a series of self-supported Fenton-like catalysts. The ranges of the pH- and photo-responses will be enlarged for the designed Fenton-like oxidation system. The degradation for the chlorophenols, such as 2,4,6-TCP, 2,4-DCP, 2-CP and PCP, will be studied. The effects of quantity of catalyst, pH value and the utilization of H2O2 on the degradation of the chlorophenols will be investigated in detail. Through adjusting the reaction conditions, some self-supported Fenton-like catalysts with high stability and high activity will be obtained. According to the change of intermediates and the determination of oxidation species during the degradation of the chlorophenols, the possible mechanism will be clarified.

利用自支撑型金属-有机骨架催化剂的合成策略，设计合成系列含Fe-N2O2络合物结构单元的自支撑型类Fenton催化剂，扩大该氧化体系的光响应范围，拓宽催化剂使用的pH值范围。研究该氧化体系对典型难降解氯酚类污染物（2,4,6-TCP、2,4-DCP、2-CP和PCP）的降解性能。探讨催化剂加入量、pH值、 双氧水使用量等因素对氯酚类有机污染物降解效率的影响，优化操作条件，筛选出高稳定性、高活性的自支撑型类Fenton催化剂。通过中间产物的变化及降解过程中氧化物种的测定,研究自支撑型类Fenton体系降解氯酚类有机污染物的机理。

含有有毒、难降解有机污染物的工业废水对人体健康造成极大危害。氯酚类化合物(chlorophenols, CPs)作为全球性的主要环境污染物之一是一类典型的难降解有机污染物，它是许多工业生产的中间产物，也普遍存在于城市自来水中。清除环境中的该类污染物是人类面临的迫切任务。若将金属-有机骨架材料的合成策略引入新型铁络合物类Fenton氧化体系，即可得到含铁络合物活性单元的自支撑型类Fenton氧化体系。该自支撑型类Fenton氧化体系既保留了铁络合物类Fenton氧化剂的活性单元，又具有金属-有机骨架材料自支撑型催化的特点。本项目合成了30种N2O2配体，研究了这些配体与金属离子的自组装反应，合成了一系列含有Fe-N2O2活性单元的自支撑型类Fenton氧化体系。测定了10种含有Fe-N2O2活性单元的自支撑型类Fenton氧化体系的晶体结构。详细研究了这些含有Fe-N2O2活性单元的自支撑型类Fenton氧化体系对氯代苯酚类化合物降解的催化性能，探讨了各类因素对自支撑型类Fenton氧化体系降解CPs效率的影响以优化反应条件。研究了自支撑型类Fenton体系降解CPs的机理，实验表明这些体系作为光降解CPs的催化剂，其反应过程为羟基自由基机理。上述研究成果为筛选出高稳定性、高活性的自支撑型类Fenton氧化体系的深入研究和实际应用提供了研究基础。