本文针对持久性有毒重金属污染物毒性强、难还原等技术难题,以聚偏氟乙烯(PVDF)为载体,通过干湿两步法制备出双金属钼铁掺杂氮碳纳米颗粒负载PVDF膜和锌掺杂硫化钼锚定PVDF复合膜非均相催化剂。以重金属六价铬为目标污染物,构建催化膜耦合甲酸催化还原反应体系。从反应动力学、影响因素、循环利用等多角度对催化反应体系进行深入探究,诠释了膜材料的组成结构、微观复合状态与负载金属纳米颗粒的耦合作用对化学催化还原铬的作用机制及反应机理。通过现代分析测试技术(XPS、XRD、AFM、TEM、SEM等)分析催化剂的组成、晶体、表面结构、组装规律等,探讨催化剂组成-结构-性能之间的关系。主要研究内容及结果如下:(1)以PVDF为载体,选用二水合草酸(C₂H₂O₄·2H₂O)为碳源,七水合硫酸亚铁(Fe SO₄·7H₂O)为铁源、四水合钼酸铵((NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O)为钼源、三聚氰胺(C₃H₆N₆)作为氮源,通过两步法合成Mo_xFe_y-NC@PVDF复合催化膜(其中x和y表示所得复合材料中Mo和Fe的质量比)。一系列表征结果显示复合膜材料为多孔结构且Mo_xFe_y-NC纳米颗粒高度分散在PVDF基体中,复合膜高表面粗糙度、不对称结构、高孔隙率为反应提供更多的着陆点,提高反应效率,且有效保护金属离子免受空气氧化,解决粉体流失,难回收等技术难题。选取重金属六价铬为污染物,甲酸为诱导还原剂,考察系列影响因素对催化还原百分比的影响。结果表明,Mo_0.27Fe_0.8-NC@PVDF/FA体系催化性能最佳,反应符合动力学模型,重复性实验表明催化膜具有良好的催化性能稳定性以及结构稳定性。通过催化剂组成-结构-性能之间的关系,研究复合材料的组成成分、微观复合状态与催化性能之间协同催化作用机制,诠释了Mo_xFe_y@N-C/PVDF催化剂激活甲酸催化去除六价铬的作用机制及反应机理,为高效矿化水体中的有毒重金属离子六价铬提供相关理论和技术支持。(2)以氯化锌(ZnCl₂)为锌源,硫脲(CH₄N₂S)为硫源,四水合钼酸铵((N H₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O)为钼源,通过高温热解法制备出Zn-MoS₂纳米颗粒催化剂,然后通过干湿相转化法制备出Zn-MoS₂@PVDF催化膜材料,并成功将其应用于激活甲酸催化还原六价铬反应体系中。对比不同金属掺杂实验表明,催化效率呈现Zn-MoS₂@PVDF>Cu-MoS₂@PVDF>Ni-MoS₂@PVDF>Co-MoS₂@PVDF的趋势,并以Zn-MoS₂@PVDF为考察对象,系统研究了反应温度、甲酸浓度、p H值、六价铬浓度等不同影响参数对催化还原反应百分比的影响。此外,通过循环实验证明复合催化膜具有卓越的稳定性。系列表征实验结果表明,Zn-MoS₂粉体催化剂均匀掺杂在PVDF膜基中及膜孔中,实现高度分散无聚集,降低了传质阻力,粉体催化剂可作为制孔剂提高膜孔隙率且改善膜亲水性。此外通过机理研究表明,Zn S和MoS₂纳米片之间的紧密界面的强电子相互作用,有效提高Zn-MoS₂的电导率并改善其电子结构,Zn和Mo的共存协同作用使其具有高密度缺陷位点,非金属氮碳共掺杂增加了活性位点,减少传质能量屏障促进电子转移,显著提高了催化还原效率。