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钒氧基化合物在自然界中广泛存在,其结构复杂、价态多变,是潜在的性能优良的催化剂之一。基于过硫酸盐的高级氧化技术氧化降解能力强、反应速率快、操作简单、产物清洁,已经发展成为一项重要的水处理技术,广泛用于各种难生物降解有机废水的处理。因此,本文结合二者优势,制备了钒氧基化合物催化剂,并探究其在过硫酸盐体系下催化降解水中有机污染物的性能。具体研究内容如下:(1)采用水热法成功合成出三种不同形貌的V2O5催化剂,并使用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)等一系列测试手段进行表征。以偶氮染料酸性橙(AO7)作为目标污染物,系统研究了V2O5纳米球(VS)、纳米线(VW)和纳米棒(VR)催化剂对AO7的降解能力。实验结果表明,材料的催化活性顺序为:VW>VS>VR,这是因为较大比表面积更利于催化反应的进行;SO4~-·和·OH参与了催化氧化反应,其中SO4~-·是降解AO7的主要活性基团;经过三个循环,三种材料仍能有效催化降解AO7,说明催化剂稳定性良好。(2)采用水热法制备了Cu掺杂的V2O5(Cu-V2O5)催化剂,通过XRD、XPS、透射电镜(TEM)等一系列手段对其进行表征。以苯并三氮唑(BTA)为目标污染物,研究其催化性能。实验发现,Cu-V2O5纳米粒子比纯V2O5的催化活性更好,这是由于钒离子与铜离子之间存在协同作用。SO4~-·、·OH和O2~-·都参与了催化氧化反应,其中SO4~-·是BTA降解最主要的自由基种类。经过三次循环实验,Cu-V2O5仍能有效催化降解BTA,说明催化剂具有良好的稳定性。(3)采用简单的室温金属Al还原法制备出含有大量氧空位的V2O5催化剂,结果表明氧空位的形成是由于V2O5-Al间电荷转移和氢化造成的。通过XRD、TEM、XPS等测试手段对其进行表征。以AO7作为目标污染物,研究其催化性能。实验发现,具有氧空位的V2O5纳米粒子比纯V2O5的催化活性更好,这是由于氧空位的存在促进了催化反应的进行。SO4~-·、·OH、1O2和O2~-·都参与了催化氧化反应,其中SO4~-·是AO7降解最主要的自由基种类。经过三次循环实验,氧空位V2O5仍能有效催化降解AO7,说明催化剂具有良好的稳定性。