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Fenton(Fe2+/H2O2)氧化技术是以H2O2为主体的高级氧化技术,Fe2+与H2O2反应生成的羟基自由基具有很强的氧化性,且无选择性,而且Fenton氧化技术具备工艺简单、对环境友好、成本低等优点,被广泛应用于水处理工程。但就目前研究成果看,Fenton氧化技术的氧化降解能力、羟基自由基生成率和铁循环速率仍有待提高。在此背景下,本论文利用β-环糊精包覆醌分子,有效催化加速Fenton反应的铁循环和羟基生成率,提高了Fenton反应对有机物的降解能力。 利用ESI-MS、1H-NMR表征手段证明β-环糊精成功包覆醌分子(CDBQ)后,对比空白Fenton、2,5-DBQ—Fenton和CDBQ—Fenton三种体系可见光照射条件下的铁循环速率,即Fe2+还原产率,结果显示CDBQ—Fenton体系的Fe2+还原产率远高出其他两组。这一结果说明,β-环糊精保护了醌分子不受Fenton体系体相溶液中羟基自由基的进攻,实现了腔内限域的光助铁循环催化作用。 通过FTIR和Raman光谱仪探究客体醌分子(2,5-DBQ)和Fe3+的配位方式,2,5-DBQ的C=O和—OH上的氧都与Fe3+发生配位作用,结合生成新的化合物中间体。FTIR和XPS结果证明2,5-DBQ在完成催化铁循环反应后本身的醌结构不变,实现醌循环催化铁循环的过程。低温EPR实验捕获到2,5-DBQ光激发生成产物SQ·,说明可见光照射下,2,5-DBQ转化为SQ·后与Fe3+发生配位反应生成中间体化合物,然后借助这一中间体形式完成Fe3+/Fe2+的电子传递和转移——将Fe3+还原为Fe2+。 在CDBQ催化Fenton体系降解有机染料实验中,CDBQ表现出很强且相对稳定的催化活性。另外,CDBQ对类-Fenton反应(Cu2+/H2O2和Cu2+/Fe3+/H2O2)也表现出很好的催化效果。此类腔内限域反应在催化化学和水环境处理领域有广阔的应用前景和很高的研究价值。