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负载型铁基非均相芬顿催化剂的构建及其性能研究的任务书
任务书
一、课题背景及研究意义
随着工业制造和生活方式的改变，大量有机废水、废气和固体废物的排放致使环境污染问题日益严重。其中，有机污染物的治理是当前急需解决的难题之一。芬顿催化氧化技术是一种有效的有机废水治理方法，由于其高效、低成本、易操作等特点，逐渐在环保领域得到广泛应用。而铁基非均相芬顿催化剂作为一种天然的芬顿催化剂，具有免除昂贵的钯、铂等贵金属的使用与环境风险，更加安全环保，可稳定处理工业废水中的水中有机污染物。负载型铁基非均相芬顿催化剂是铁基非均相芬顿催化剂的一种改进型催化剂，可以增加其稳定性和活性，从而提高有机污染物的去除效率。
本研究将采用负载型铁基非均相芬顿催化剂作为实验对象，研究其制备工艺、结构性质、表面化学性质以及催化活性等，在提高有机废水处理效率的同时，减少了催化剂的消耗和再生成本，为生态环境保护和可持续发展做出了贡献。
二、研究目的
1.通过对负载型铁基非均相芬顿催化剂制备方法的研究，构建出一种高效、低成本、可大规模生产的催化剂，并探究其最佳制备工艺条件。
2.对催化剂的结构性质进行表征和分析，如晶体结构、比表面积、孔结构、氧化还原性等，为进一步研究催化剂的活性机理奠定基础。
3.对芬顿催化反应中催化剂的表面化学性质进行分析，探究因带电性和表面性质的变化对催化活性的影响。
4.通过高效的有机污染物处理效率和催化剂稳定性的对比分析，探讨在不同条件下负载型铁基非均相芬顿催化剂的催化活性和稳定性的演变规律，为实际工业废水处理提供指导。
三、研究内容
1.催化剂制备方法及优化
以硅（SiO2）为载体，采用浸渍-焙烧法制备不同负载量的铁基非均相芬顿催化剂。通过比较催化剂的制备方法、铁的铺散度、催化剂比表面积等因素对催化性能的影响。在此基础上，通过响应面法对负载型铁基非均相芬顿催化剂进行优化研究，确定最佳的制备条件。
2.催化剂的结构性质表征
使用各种现代表征手段对催化剂的结构进行表征，包括XRD、BET、SEM、TEM等，分析催化剂的晶体结构、比表面积、孔隙结构、粒径大小和形貌等结构性质。
3.催化剂表面化学性质的研究
通过XPS、FTIR等表征方法对催化剂表面化学性质进行分析，探究因带电性和表面性质的变化对催化活性的影响。
4.催化剂的催化活性和稳定性研究
通过Batch实验研究不同催化剂对水中亚甲基蓝的降解能力，比较不同催化剂的催化效率和稳定性，分析催化活性和稳定性的演变规律。同时，进行连续流动实验，验证催化剂在实际工业废水处理过程中的应用价值。
四、研究计划及进度安排
本研究计划为期两年，按以下计划进行。
第一年：
1.催化剂的制备方法及工艺优化。
2.催化剂的物理化学性质的表征与分析。
3.探究催化剂表面化学性质的影响因素及其对催化活性的影响。
第二年：
1.通过Batch实验研究催化剂的催化降解效果。
2.进行流动实验，验证催化剂在实际废水处理过程中的应用价值。
3.撰写论文并提交发表。
五、预期成果
1.成功构建出一种高效、低成本的负载型铁基非均相芬顿催化剂。
2.催化剂的结构性质和表面化学性质进行了详细的分析和表征，为探究其催化机理奠定基础。
3.研究不同条件下催化剂的催化活性和稳定性的演变规律，提出最佳工艺条件。
4.验证催化剂在实际废水处理过程中的应用价值，为环境污染的治理提供参考。
六、参考文献
1.Pang,H.,Liu,B.,Zhang,Y.,&Wang,X.(2018).Ultrafastmagneticseparationcoupledwithacid-inducedFenton-likeprocessforthedegradationoforganicpollutantsbyhydrogenperoxide.Journalofhazardousmaterials,360,330-337.
2.Wang,Z.,Xia,S.,Han,Y.,Zhao,Y.,Luo,X.,Liang,P.,...&Zhao,H.(2019).ConstructionofMetalOrganicFrameworkTemplatedFeandNcodopedCarbonDecoratedGlass-FiberFilterfortheEfficientDegradationof4-NitrophenolbyFenton-likeProcessunderAmbientCondition.ACSappliedmaterials&interfaces,11(11),10477-10486.
3.Zhang,J.Y.,Li,G.,Li,P.,Feng,J.T.,Zhang,Y.F.,&Li,G.(2019).RemovaloftetracyclineusingFe-M