近年来,基于过硫酸盐活化的高级氧化技术被广泛研究和应用于有机废水的处理。过渡金属离子活化过硫酸盐因其不需要从外部提供能源,且不需要消耗化学试剂被认为是最可行且有效的方法之一。然而,由于金属离子损失、回收不便和不可避免的污泥产生,过渡金属在均相体系中的活化受到限制。采用固相催化剂构建异相活化体系有望克服这些缺点。同时,作为一种新兴的二维(2D)层状材料,MXene由于其独特的层状结构、良好的结构稳定性、优异的金属导电特性以及丰富的表面官能团和路易斯酸位点,已被广泛应用于纳米复合材料性能提升以及水净化和催化等领域,被认为是一种很有前景的纳米催化剂的支撑材料。鉴于此,本文制备了三种MXene基环境功能材料,将其应用于模拟太阳光下活化过硫酸盐以及红外光下光热活化过硫酸盐降解废水中有机污染物如偶氮染料、抗生素等,并探讨了所制备材料在上述反应中的作用机制,为推动基于过硫酸盐的高级氧化技术解决实际环境问题提供理论依据和技术支持。具体研究工作如下:1.采用简单的水热法将CoS纳米颗粒负载到Ti3C2 MXene上,制备了 CoS/Ti3C2 MXene复合材料,通过调控CoS的负载量,得到活化性能最佳的复合样品,即30%-CoS-TC。实验结果表明复合材料30%-CoS-Timmune primingC在模拟太阳光照射条件下活化过一硫酸盐(PMS)降解偶氮染料罗丹明B(RhB)的性能得到大幅度提升,用较低的催化剂浓度(100 mg L-1)即可在10 min内实现20 mgL-1 RhB的完全降解,并且循环4次后,降解活性基本保持不变。荧光测试结果表明,复合材料的电子空穴分离效率也有所提高,从而提高了复合催化剂的类光芬顿降解活性。通过对材料的化学结构分析以及捕获剂实验点击此处,我们发现单线态氧(1O2)是该体系污染物降解的主要活性物质。MXene不仅促进了 CoS纳米颗粒在层内的分散,而且Wnt-C59说明书促进了 Co(Ⅲ)/Co(Ⅱ)循环,从而增强了PMS的活化,使得该体系表现出优异的降解活性,同时复合材料具有良好的稳定性和可重复使用性。该材料在较宽的pH范围内和较低的PMS浓度下也能达到较好的降解效果,这项工作为MXene基材料用于活化PMS降解有机污染物的高级氧化工艺的设计提供了新思路。2.通过水热法合成了 BiOCl/BiVO4/Ti3C2 MXene复合材料,对该材料进行了形貌及化学组成分析,证明了材料的成功合成,同时考察了系列复合材料BVCTC在模拟太阳光照射下活化PMS对抗生素污染物的降解性能。实验结果表明:该反应体系对抗生素污染物磺胺嘧啶和盐酸四环素具有良好的降解效果,与没有复合Ti3C2 MXene的BiOCl/BiVO4材料相比,复合了 Ti3C2 MXene的三元复合材料在模拟太阳光照射下表现出更好的活化PMS降解抗生素的性能。Ti3C2MXene使得材料表面的活性位点增加且抑制了光生电荷载流子的复合。该三元复合材料在活化过硫酸盐降解有机污染物的研究中表现出良好的应用前景。3.通过HF刻蚀法制备了纯Ti3C2 MXene(TC)作为光热转换材料,使用800 nm以上的红外(IR)波段作为光源,通过光热活化过二硫酸盐(PDS)应用于降解废水中的抗生素污染物。TC浓度为1 g L-1时,TC/PDS/IR体系的反应动力学常数为0.00984 min-1,为PDS/IR体系的4倍和TC/PDS体系的7.6倍,降解效果显著提升。并且,实验所制备的TC光热转换材料表现出优异的稳定性,不易产生二次污染。探讨了TC光热活化PDS降解有机物过程中存在的反应机制,同时进行了活性物种猝灭实验,揭示了 TC/PDS/IR体系对抗生素的降解主要机制是由于产生了1O2,而不是产生常规的羟基自由基(·OH)或硫酸根自由基(SO4·-)。这项工作为MXene材料利用红外光进行光热转化活化PMS降解抗生素提供了新思路。