难降解有毒有机污染物因具有较强的毒理性,对水体安全造成了严重威胁。高级氧化技术（AOPs）因氧化能力强、处理效率高等优点,在有毒有机污染物的去除上具有明显优势。催化剂的使用能加速氧化还原过程的发生,是AOPs研究的核心。金属氧化物催化剂因具有储量丰富、经济易得、安全高效等特点被广泛应用。但其在催化过程中容易出现电子转移速率慢、活性位点少、金属离子易溶出等问题。因此,本课题以构筑高效、稳定的金属氧化物催化剂为目的,通过晶体缺陷调控及异质结构复合改性等手段,对金属氧化物催化剂的电荷分布情况进行多元化结构调控,优化其内部电子排列顺序、构建内建电场、促进电子转移的发生、提升催化效率,使其在多种AOPs中都具有良好的适应性。主要研究内容如下:（1）利用MIL-53（Fe）、Fe Cl₂·6H₂O和商品级Fe₂O₃为前驱体,构筑一系列具有不同氧空位（V_O）含量的α-Fe₂O₃。通过对V_O含量的调控,优化Fe₂O₃的电荷分布状态。研究表明,500℃下热解MIL-53（Fe）制备的500-Fe₂O₃有最高的V_O含量,V_O的存在降低了电荷复合速率、增强了电流密度,促进了电子转移。与其他Fe₂O₃相比,500-Fe₂O₃协同可见光催化过硫酸盐降解罗丹明B的效率提升了20%,降解率在60 min时达100%。（2）添加谷氨酸对g-C₃N₄-Cu₂O异质结催化剂的电子结构进行调控,使其吸收带边红移至460 nm,从而提升光生-电子空穴对的分离效率,促进电子转移的发生。加入谷氨酸后g-C₃N₄-Cu₂O的比表面积增大了1.5倍,较大的比表面积扩大了其异质结界面接触面积,提升了异质结效应。与单独的g-C₃N₄和Cu₂O相比其光催化降解甲基橙的效率提升了70%,30 min内完全降解。六次循环反应后仍具有较高的催化效率。（3）通过二氰二胺、十二烷基苯磺酸钠与铁氰化钾的相互作用,构筑具有Fe₃O₄和g-C₃N₄复合的Fe O_X-g-C₃N₄异质结催化剂。通过优化制备条件,调控Fe O_X-g-C₃N₄电荷分布情况,增加表面电荷密度,提升异质结效应,增强了Fe O_X-g-C₃N₄活化PMS降解双酚A的效率,使其在30 min内降解效率达100%,与其他催化剂相比提升了70%。研究表明,Fe O_X-g-C₃N₄/PMS体系的主要反应机制为Fe O_X-g-C₃N₄介导的电子转移与单线态氧（¹O₂）氧化的非自由基理论。（4）利用Al₂O₃为模板,g-C₃N₄为基底,通过Zn、Mn和Al的差异化配位与组合,成功构筑了CN/Zn Mn-Al₂O₃复合催化剂。通过金属价键的调控,提升了电子转移效率。利用EPR、DPBF分子探针等方法明确了¹O₂的产生途径,结合电化学分析确定了电子转移方向。提出明确了¹O₂氧化和电子转移的非自由基降解机制。30 min内CN/Zn Mn-Al₂O₃活化PMS降解DCF效率达100%,与调控前比催化效率提升了80%。同时CN/Zn Mn-Al₂O₃/PMS具有较广的p H适应范围,在自然水体及连续流固定床反应器中均能表现出良好的DCF降解效果。