本書以鐵基非均相催化劑的合成及其在高級氧化領域去除水中難降解有機污染物的研究為主線，主要涵蓋了鐵基非均相催化劑的制備、表征、性能研究、催化反應機理及應用等方面的內容，探究了鐵基非均相催化劑對難降解有機污染物的去除性能，并結合系列表征，旨在掌握催化劑結構與有機污染物降解性能的規律，調控并優化提高鐵基非均相催化劑的催化效率和穩定性。通過豐富的案例，展示了鐵基非均相催化劑的廣泛應用性。
本書內容豐富新穎、結構科學清晰、語言通俗易懂，可供催化、水處理等領域的科研人員、工程技術人員及管理人員參考，也可供高等學校環境科學與工程、化學工程、材料工程及相關專業師生參閱。
孫秀萍，講師，2022年畢業于北京工業大學，獲環境科學與工程博士學位，畢業后就職于煙臺大學土木工程學院給排水專業，從事水質工程學的教學工作。近5年來作為核心成員參與3項國家自然科學基金項目No. 52070005——PBAs 衍生雙金屬復合陰極的制備及陰陽極協同氧化降解水中PPCPs；No. 51778013——基于改性碳素電極和包裹型固相催化劑的陰陽極協同氧化體系的構建及其降解典型除草劑研究；No. 51478014——陰極還原脫氯-陽極電化學氧化耦合降解酚類有機污染物效能與機理。參與1項北京市自然科學基金項目；參與1項橫向課題：北京市密云區河道排污口調查和污染源追根溯源項目。在環境領域發表學術論文5篇；授權國家發明專利4項。
第1章 概述 001
1.1 高級氧化技術 002
1.1.1 臭氧氧化技術 002
1.1.2 芬頓氧化技術 003
1.1.3 電化學氧化技術 003
1.1.4 光催化氧化技術 004
1.1.5 過硫酸鹽氧化技術 006
1.2 非均相高級氧化技術 012
1.2.1 基于羥基自由基的非均相高級氧化技術 012
1.2.2 基于硫酸根自由基的非均相高級氧化技術 014
1.3 鐵基非均相催化劑在污水處理方面的研究現狀 017
1.3.1 鐵基單金屬非均相催化劑的研究現狀 017
1.3.2 鐵基雙金屬非均相催化劑的研究現狀 020
參考文獻 023
第2章 鐵基非均相催化劑 032
2.1 表征測試方法 033
2.1.1 表面形貌分析 033
2.1.2 微觀結構分析 033
2.1.3 晶體結構分析 033
2.1.4 表面元素組成分析 033
2.1.5 拉曼光譜分析 033
2.1.6 比表面積和孔結構分析 034
2.1.7 官能團結構分析 034
2.1.8 親疏水性分析 034
2.1.9 熱穩定性分析 034
2.1.10 磁性能分析 034
2.1.11 電極電化學性能測試 034
2.2 目標物檢測與分析方法 035
2.2.1 PS檢測方法 035
2.2.2 H2O2 檢測方法 035
2.2.3 金屬離子濃度測定方法 035
2.2.4 零電荷點測定方法 035
2.2.5 污染物檢測方法 036
2.2.6 降解產物檢測方法 037
2.3 評價指標與計算方法 037
2.3.1 污染物去除率計算 037
2.3.2 降解動力學分析 037
2.3.3 電流效率計算 038
2.3.4 礦化率計算 038
2.3.5 能耗分析 038
2.4 毒性評估 039
2.4.1 大腸埃希菌生長抑制實驗 039
2.4.2 生態毒性評估 039
參考文獻 040
第3章 鎳鐵基催化劑 041
3.1 鎳鐵基催化劑的制備與表征 042
3.2 鎳鐵基催化劑活性評價 043
3.3 鎳鐵基催化劑的晶相、形態和組成 043
3.4 鎳鐵基催化劑應用于非均相高級氧化體系的性能研究 047
3.5 鎳鐵基催化劑非均相高級氧化體系催化機理探究 052
3.6 鎳鐵基催化劑在不同實際水體中的應用研究 054
3.7 鎳鐵基催化劑降解不同污染物的適用性研究 055
3.8 鎳鐵基催化劑的穩定性 055
3.9 鎳鐵基催化劑在連續流固定床中的應用 056
參考文獻 057
第4章 鈷鐵基殼聚糖碳化微球催化劑 060
4.1 鈷鐵基殼聚糖碳化微球催化劑的制備 061
4.1.1 CoFe@NC的制備 061
4.1.2 CoFe@NC/CM 的制備 062
4.1.3 CoFe@NC/CCM 的制備 062
4.2 鈷鐵基殼聚糖碳化微球催化劑制備條件優化 063
4.2.1 熱解溫度的優化 063
4.2.2 碳化溫度的優化 063
4.2.3 CoFe@NC與Cs質量比的優化 064
4.3 CoFe@NC/CCM 的表征 065
4.3.1 晶體結構分析 065
4.3.2 Raman光譜分析 066
4.3.3 表面形貌分析 067
4.3.4 微觀形貌分析 068
4.3.5 表面元素組成分析 069
4.3.6 官能團結構分析 070
4.3.7 熱穩定性分析 071
4.3.8 磁性能分析 071
4.4 不同影響因素對處理效果的影響 072
4.4.1 CoFe@NC/CCM 投加量 072
4.4.2 PMS投加量 073
4.4.3 溶液pH值 074
4.4.4 反應溫度 075
4.4.5 污染物初始濃度 076
4.5 CoFe@NC/CCM 催化PDS和H2O2 處理廢水的性能對比 077
4.6 CoFe@NC/CCM 穩定性測試 078
4.7 CoFe@NC/CCM 非均相高級氧化體系催化機理探究 079
參考文獻 082
第5章 鈷鐵基碳納米管泡沫鎳復合陰極 085
5.1 鈷鐵基碳納米管泡沫鎳復合陰極的制備 086
5.2 碳納米管泡沫鎳陰極的制備及表征 087
5.2.1 CNTs/NF陰極制備條件優化 088
5.2.2 CNTs/NF陰極的表征 091
5.3 鈷鐵基碳納米管泡沫鎳復合陰極的制備及表征 093
5.3.1 CoFe@NC-CNTs/CNTs/NF復合陰極制備條件優化 093
5.3.2 CoFe@NC-CNTs/CNTs/NF復合陰極表征 095
5.4 碳納米管泡沫鎳陰極對H2O2 生成量的影響因素探究 099
5.4.1 曝氣量對H2O2 生成量的影響 099
5.4.2 電流密度對H2O2 生成量的影響 100
5.4.3 初始pH值對H2O2 生成量的影響 101
5.5 鈷鐵基碳納米管泡沫鎳復合陰極非均相EF體系的性能研究 102
5.5.1 不同影響因素對處理效果的影響 102
5.5.2 鈷鐵基碳納米管泡沫鎳復合陰極穩定性測試 105
5.5.3 非均相EF體系催化機理探究 106
5.6 非均相EF-PDS復合體系降解性能研究 110
5.6.1 曝氣量對處理效果的影響 110
5.6.2 PDS投加量對處理效果的影響 112
5.6.3 電流密度對處理效果的影響 112
5.6.4 溶液初始pH值對處理效果的影響 114
5.6.5 非均相EF-PDS復合體系活性氧物種的鑒定 114
5.7 非均相EF-PDS復合體系在不同實際水體中的應用研究 115
5.8 非均相EF-PDS復合體系降解不同污染物的適用性研究 116
參考文獻 118
第6章 銅鐵基活性炭纖維復合陰極 121
6.1 銅鐵基活性炭纖維復合陰極的制備 122
6.1.1 CuFe2O4@ACF電極的制備 122
6.1.2 CuFe2O4@ACF電極制備條件的優化 122
6.2 CuFe2O4@ACF電極的表征 124
6.2.1 表面形貌表征 124
6.2.2 元素組成分析 125
6.3 銅鐵基活性炭纖維復合陰極電活化PDS性能測試 125
6.3.1 不同因素對處理效果的影響 126
6.3.2 礦化度測試 129
6.3.3 CuFe2O4@ACF復合陰極電活化PDS體系催化機理探究 130
6.3.4 CuFe2O4@ACF電極重復穩定性測試 131
6.4 銅鐵基活性炭纖維復合陰極降解不同污染物的適用性研究 132
參考文獻 133
第7章 鈷鐵基石墨氈復合陰極 134
7.1 FeO-CoFeO/GF復合陰極的制備 135
7.2 FeO-CoFeO/GF復合陰極制備條件優化 136
7.2.1 金屬鹽濃度的優化 136
7.2.2 金屬比例的優化 137
7.2.3 煅燒溫度的優化 138
7.3 FeO-CoFeO/GF復合陰極的表征 139
7.3.1 晶體結構分析 139
7.3.2 表面元素組成分析 141
7.3.3 表面形貌分析 141
7.3.4 微觀結構分析 143
7.3.5 熱穩定性分析 143
7.3.6 官能團結構分析 144
7.3.7 比表面積分析 144
7.3.8 電化學測試分析 145
7.4 FeO-CoFeO/GF復合陰極電活化PDS的性能測試 146
7.4.1 不同因素對處理效果的影響 146
7.4.2 FeO-CoFeO/GF復合陰極的穩定性 152
7.4.3 活性氧物種類型的鑒定 153
7.4.4 溶解氧對阿特拉津降解的影響 154
7.5 FeO-CoFeO/GF電活化PDS體系催化機理探究 156
7.6 FeO-CoFeO/GF復合陰極在不同實際水體中的應用研究 160
7.7 FeO-CoFeO/GF復合陰極降解不同污染物的適用性研究 161
7.8 阿特拉津降解產物及降解路徑分析 162
7.9 毒性分析 164
參考文獻 167
第8章 鐵基催化劑性能比較及展望 170
8.1 鐵基催化劑性能比較 171
8.1.1 鎳鐵基催化劑 171
8.1.2 鈷鐵基殼聚糖碳化微球催化劑 172
8.1.3 鈷鐵基碳納米管泡沫鎳復合陰極 175
8.1.4 銅鐵基活性炭纖維復合陰極 177
8.1.5 鈷鐵基石墨氈復合陰極 178
8.2 展望 179
8.2.1 存在問題 179
8.2.2 鐵基非均相催化劑體系研究展望 179
8.2.3 鐵基非均相催化劑應用展望 180
參考文獻 180
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