本研究以硅小球(Silicon Spherule,SS)、白炭黑(White Carbon Black,WCB)和MCM-41(MCM)三种硅基材料为载体,采用等体积浸渍法制备了金属Ce负载的三类催化剂(Ce/SS、Ce/WCB和Ce/MCM),应用于难降解化工废水的催化臭氧氧化(Catalytic ozonation Process,COP)处理,并对污染物(硝基苯)降解机理进行了深入研究。对表面及结构特性进行综合表征发现,这三类硅基催化剂表面Ce的负载量基本一致且分布均匀,均存在微量的Al元素。Ce-O-Si结构、Si-O(H)-Al结构以及丰富的表面羟基基团(-OH),共同构成了催化剂的活性中心。三类Ce负载硅基(Ce/Si)催化剂均能显著改善COP体系对硝基苯废水的总有机碳(Total organic Carbon,TOC)去除率,催化剂的表面特性以及Ce负载特性的差异,使得不同类型硅基催化剂表现出差异化的活性。Ce/SS催化剂具有较多的Ce-O-Si活性位点,而Ce/MCM催化剂的大比表面积强化了吸附效应,在COP体系中表现出更高的催化活性。在60 min处理时间内,Ce/SS-COP(96.77%)和Ce/MCM-COP体系(92.84%)对硝基苯废水的TOC去除率明显高于Ce/WCB-COP体系(86.64%)。Ce/Si催化剂促进了 COP体系中羟基自由基(·OH)、超氧自由基(·O2-)和单线氧自由基(1O2)的生成,加速了对溶液中硝基苯的降解。硝基苯在多种自由基攻击下形成多羟基化合物及苯醌等,经过开环生成小分子酸性物质(马来酸、甲酸、乙酸和草酸等),最终被矿化为CO2和H2O。Ce/Si催化剂在难降解化工废水的COP处理中表现出了较大的应用潜力。