钒掺杂铜基、铁基双金属催化剂的非均相芬顿氧化性能

王斌，杨月红，阳耀熙

（昆明理工大学环境科学与工程学院，云南 昆明 650000）

非均相芬顿法是近年来新兴的去除水环境中有机污染物的最有效的方法之一，非均相芬顿催化剂通过催化过氧化氢产生高效活性氧（ROS）来氧化有机污染物，克服了传统均相芬顿法产生氢氧化铁淤泥的弊端。

已有研究表明[1]，铁基催化剂促使H2O2转化为羟基自由基（·OH）和氢过氧自由基（·O2H），同时形成Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)的循环。然而，Fe(Ⅲ)与H2O2的反应非常缓慢，而且受到pH 的制约，碱性条件下铁离子的氢氧化物成为絮状沉淀，因此铁基催化剂更适合酸性条件下应用[2]。

近年来，铜基催化剂作为非均相芬顿催化剂引起了广泛的关注[3-5]。与铁基催化剂相比，Cu(Ⅱ)/Cu(Ⅰ)的氧化还原电位低于Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)的氧化还原电位，Cu(Ⅱ)/Cu(Ⅰ)的循环更快，理论上铜基催化剂可在更宽的pH范围内工作[6]。尽管有不少研究证实，铜基催化剂在非均相芬顿反应方面显示出优异性能，但其催化效率仍有改进的空间[7-8]。

非均相芬顿催化剂的表面化学性质显著影响H2O2的分解和羟基自由基的产生。调控催化剂的表面特性被认为是提高污染物催化降解效率的一种新策略[9]。通过引入其他多价金属元素，可以有效改善催化剂的表面特性[10]。研究表明，掺杂金属可以获得更粗糙的表面并增加表面积，显著增加活性位点，同时，不同金属之间的协同作用有利于加速金属离子的电子转移和氧化还原循环[11]。这有助于提高催化剂的吸附和催化性能。

众所周知，钒基催化剂由于其出色的催化性能，在环境保护领域应用广泛，如光催化、脱硫脱硝等[12]。……