环境催化材料应用实验(高潘潘)

随着环境学和材料学的不断发展，环境催化材料的研究内容日益丰富，所涉及的实验方法和研究手段也在不断更新。本书内容贯穿一条主线——环境催化材料的制备与特性表征—环境催化材料的机理分析—环境催化材料在环境污染治理中的应用，系统地将材料化学、分析化学、有机化学、环境化学等实验整合成一门具有独立体系的环境催化实验。精选37个实验，具体内容涉及金属基和碳基催化材料的制备与表征、密度泛函理论计算以及环境中典型无机和有机污染物的检测分析和去除效果评价， 如重金属、药品与个人护理品、湖库藻类、微塑料等。 本书可作为高等院校环境类、化学化工类、材料类及有关专业的环境催化实验课程教材，也可供相关科研和技术人员参考。

高潘潘，杭州师范大学环境与生命科学学院副教授。【研究方向】 水环境催化净化技术及原理 化学氧化/还原技术 环境功能材料的研发与应用。 【学术简介】 长期从事典型环境污染物控制和催化机理研究，主要关注抗生素等新兴有机污染和湖库藻类的绿色治理技术，具有环境化学与材料科学双重研究背景，在Journal of Hazardous Materials、Chemical Engineering Journal、Environmental Science: Nano等环境化学领域期刊发表7篇SCI论文，第 一作者5篇一区论文，包含1篇ESI高被引论文，H因子6，被引用300余次。主持浙江省自然科学基金项目（LQ22E080003，2022.01-2024.12，10万元）和校科研启动经费资助项目（2021QDL061，2021.09-2023.12，50万），先后参与国家自然科学基金创新研究群体项目、国家自然科学基金面上项目、973子课题等研究工作，获得博士研究生国家奖学金等。 【学术兼职】 担任Journal of Hazardous Materials、Water Environment Research等SCI期刊的受邀审稿人，并荣获Water Environment Research期刊的“2020 Outstanding Reviewer”、“2019 TOP Reviewer”称号；担任北控水务基团东部大区项目研究专员。

第一章 环境催化材料的制备 1 实验1 锰基催化材料的制备——δ-MnO2 1 实验2 铁基催化材料的制备——纳米零价铁 2 实验3 生物炭基催化材料的制备 4 实验4 氮化碳基催化材料的制备 6 实验5 碳基单原子催化材料的制备 8 实验6 钙钛矿型催化材料的制备 10 实验7 Zn-MOFs催化材料的制备 12 第二章 环境催化材料的表征与分析 15 实验8 环境催化材料的晶型表征与分析 15 实验9 环境催化材料的表面形貌表征与分析 18 实验10 环境催化材料的表面元素表征与分析 21 实验11 环境催化材料的表面官能团表征与分析 23 实验12 环境催化材料的表面电荷表征与分析 26 第三章 环境催化材料的机理分析 30 实验13 环境催化材料的电化学表征与分析 30 实验14 活性氧物种的检测与分析 (一) 34 实验15 活性氧物种的检测与分析 (二) 37 第四章 密度泛函理论计算在环境催化中的应用 40 实验16 高斯软件的界面介绍与构建分子模型 40 实验17 高斯软件对有机物分子结构的模拟计算 47 实验18 高斯软件对有机物过渡态的模拟计算 53 第五章 环境催化材料在重金属钝化方面的应用 63 实验19 水中重金属离子 (铜、铅、镉)的检测与分析 63 实验20 活性炭对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能 66 实验21 氮化碳基催化剂对水中砷的氧化作用 70 实验22 改性生物炭材料对土壤中砷的钝化作用 73 第六章 环境催化材料在有机污染物去除方面的应用 76 实验23 水中典型药品与个人护理品的检测与分析 76 实验24 水中典型内分泌干扰物的检测与分析 79 实验25 水中典型持久性有机污染物的检测与分析 82 实验26 Zn-MOFs材料对酸性红66的吸附性能 87 实验27 δ-MnO2 活化过氧化氢技术催化氧化磺胺甲唑 91 实验28 LaMnO3 钙钛矿活化过硫酸盐技术催化氧化双酚A 94 实验29 Fe/g-C3N4 光催化氧化诺氟沙星 97 第七章 环境催化材料在湖库藻类控制方面的应用 100 实验30 铜绿微囊藻的培养 100 实验31 藻细胞生长曲线的绘制 103 实验32 叶绿素a的检测与分析 106 实验33 微囊藻毒素的检测与分析 108 实验34 碳基单原子催化剂氧化去除铜绿微囊藻和藻毒素 110 第八章 环境催化材料在微塑料去除方面的应用 114 实验35 环境水体中微塑料的检测与分析 114 实验36 TiO2 光催化氧化微塑料颗粒的形貌分析 116 实验37 TiO2 光催化氧化微塑料颗粒的产物分析 118 附录 121 附录一:新污染物治理行动方案 121 附录二:重点管控新污染物清单 (2023年版) 125 附录三:生活饮用水卫生标准 131 参考文献 137