当前,水环境污染的一个重要污染源是纺织印染工业所排放的染料。研究人员非常关注的高级氧化技术可产生强氧化性的活性种,能直接将染料进行有效降解且矿化率很高。其中,Fenton反应在催化降解染料方面具有操作简单、氧化能力强、反应条件温和等特点。但传统Fenton反应的缺点如催化剂难回收、pH适应范围窄、易产生二次污染等限制了其进一步应用。故开发易回收、pH适应范围广、环境友好的类Fenton催化材料来高效处理印染废水,非常有现实意义。Cu2O具有良好的化学稳定性,在有机合成、绿色化学和环境方面具有很多重要的应用。我们开发了在DMSO溶液中制备粒径小于10纳米Cu2O的方法,该方法充分利用了DMSO与铜离子之间生成特定络合物的特性。基于该机理,我们还开发了固相制备纳米Cu2O的方法。我们选用常见的偶氮染料酸性红G(AR1)作为研究对象,引入清洁氧化剂H2O2,对所制备的Cu2O去除染料能力进行了考察。发现Cu2O/H2O2体系对AR1有较高的催化氧化活性。研究了不同工艺参数,如:温度、pH、NaCl和氧化剂含量等对该催化体系活性的影响。该体系的循环使用活性较好。EPR测试表明该反应体系产生了羟基自由基,但异丙醇淬灭实验表明羟基自由基不是该反应的主要活性种。Cu2O/H2O2异相体系催化反应在碱性条件还可以进行,这与普通的Fenton试剂明显不同。Cu2O/H2O2体系还能对多种结构稳定的染料进行催化氧化降解,其中包括:酸性红G、活性艳红X-3B、亚甲基蓝、碱性绿(Basic Green 4)、罗丹明B等染料。我们课题组在先前的研究中提出了“纤维相转移原位催化降解染料等有机污染物”的构想,将金属酞菁负载到纤维材料上制备得到“催化功能纤维”,利用染料等有机物与纤维的亲和性,通过纤维吸附富集废水中的染料等有机物,然后在纤维介质中原位催化降解废水中染料等有机污染物。基于这种思想,本研究将纤维比表面积大、易加工成型和改性的结构特性与Cu2O的高催化活性相结合,制得了新型类Fenton催化纤维。我们制备的Cu2O粒径小于10 nm,将该Cu2O混合到PAN的DMF溶液中去,采用静电纺的方法,可方便地制备出非均相类Fenton催化剂Cu2O/PAN纳米纤维。以h2o2为氧化剂,以染料为探针化合物,研究了cu2o/pan纳米纤维的催化性能。我们同样选用ar1作为研究对象,对cu2o/pan纳米纤维/h2o2体系去除染料的能力进行考察。发现该体系对ar1也有较高的催化氧化活性。研究了不同工艺参数对该催化体系活性的影响,如:温度、ph、nacl和氧化剂含量等。该催化体系循环使用活性良好,cu2o/pan纳米纤维经多次循环使用后,其催化活性并没有明显下降。epr测试证明该反应体系产生过氧自由基;异丙醇猝灭实验表明过氧自由基是主要的活性种。cu2o/pan纳米纤维/h2o2异相体系催化反应速率在酸性条件下明显快于碱性条件。在酸性至碱性较宽ph范围内,该体系均具有良好的催化性能,与传统fenton试剂明显不同,这拓展了该类fenton反应的ph适应范围。cu2o/pan纳米纤维/h2o2体系还能对多种结构较稳定的染料进行催化氧化降解,其中包括:酸性红g、活性艳红x-3b、亚甲基蓝、碱性绿(basicgreen4)、罗丹明b等染料。与传统的fenton氧化体系不同,cu2o/pan纳米纤维/h2o2体系在大量nacl存在下表现出较高活性。在向该反应体系中加入nacl后,染料的降解速率会大大提高。通过研究nacl对pan纳米纤维催化降解染料的积极作用,发现pan载体在其中起到关键作用。添加nacl后,由于盐效应促进pan纤维对底物的富集,使之相比没有添加nacl时活性有大幅提高。由于印染废水中含有大量的这类电解质,因此,在印染废水处理中,该催化体系具有较大的优势。我们还发现,在cu2o/pan纳米纤维中,由于cu2o是埋入pan纤维中的,cu2o催化h2o2是在pan包裹的环境中进行。cu2o被pan完全包裹,减少了cu2o被外界化合物氧化的可能性,对cu2o起到了很好的保护作用。只有当外界温度较高时(大于50℃),pan发生溶胀,h2o2才能进入到pan中,然后在cu2o的催化下进行分裂,产生自由基。由于印染废水的初始排放温度都较高,cu2o/pan纳米纤维这种只有在溶液温度较高时(大于50℃),才有催化能力的特点特别适用于印染废水的在线处理。pan的腈基所具有的强吸电子特性对h2o2的裂解方式产生重大的影响。h2o2在单纯的cu2o催化下发生均裂,会产生羟基自由基;而当cu2o在pan包裹的环境中,由于cu2o所处的为非水环境,以及腈基的强吸电子特性的影响,h2o2发生异裂,主要产生过氧自由基。本研究提供了高前驱体浓度下,便利制备无表面活性剂的cu2o纳米粒子的悬浮法和固相法。实验结果表明DMSO在Cu2O纳米粒子形成过程中起到了表面钝化剂的作用。实验还表明,减少DMSO的用量对纳米粒子的粒径影响很小。该方法为制备其他纳米粒子提供了有益的借鉴。通过研究PAN纤维与印染助剂、染料反应物之间的相互作用,揭示了PAN纤维发挥的独特作用,为选择、优化和设计类Fenton催化体系提供了新的思路。本研究突破了制约类Fenton催化剂难回收、pH适应范围窄、不耐氯化钠的技术瓶颈,而且对解决目前日益严重的水污染问题具有重要应用价值。特别是Cu2O/PAN纳米纤维/H2O2催化体系只产生过氧自由基,可为有机化学合成提供新的方法。