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介孔分子筛SBA-15在结构和性质上的优越性使得其在催化领域展现了广阔的应用前景，目前在SBA-15中引入活性中心是拓展其在催化方面应用的重要途径之一，受到了学术界的广泛关注。然而，SBA-15应用在环境保护方面的研究甚少，特别是掺杂改性SBA-15的合成及其在催化臭氧氧化水中难降解有机污染的研究尚缺乏报导。本文以SBA-15为研究对象，分别采用等体积浸渍法和水热合成法对其进行改性，研究了改性SBA-15在催化臭氧氧化过程中的应用。
首先，研究了负载改性Ce/SBA-15的制备及其在催化臭氧氧化水中邻苯二甲酸二甲酯的应用。主要通过水热法在酸性条件下合成了高度有序的介孔分子筛SBA-15，采用等体积浸渍法负载铈元素对其进行改性。采用小角X-射线粉末衍射(XRD)、氮气吸附-脱附等温曲线以及紫外可见漫反射光谱(UV-vis)对其结构和成分进行表征。结果表明，Ce/SBA-15保持了载体高度有序的介孔结构和较大的比表面积，CeO2存在于Ce/SBA-15中。同时研究了Ce/SBA-15催化臭氧氧化水中邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的可行性。实验结果表明，Ce/SBA-15能够显著提高DMP的矿化效率。催化剂的负载量、反应温度以及DMP溶液的初始pH值对催化臭氧氧化过程有重要影响。在优化的反应条件下，反应60 min后Ce/SBA-15/O3工艺对TOC去除率达到89％，是SBA-15/O3工艺的2.6倍、CeO2/O3工艺的2.3倍，而O3工艺的TOC去除率仅为25％。叔丁醇(TBA)的投加实验表明，催化氧化过程遵循自由基反应机理，Ce/SBA-15与O3之间产生了协同作用，Ce/SBA-15促进了O3分解产生羟基自由基，实现了DMP的高效矿化。
其次，研究了掺杂改性Fe-SBA-15的制备及其在催化臭氧氧化水中草酸的应用。采用水热合成法通过pH调节引入金属杂原子，成功制备了铁掺杂改性的Fe-SBA-15催化剂。采用小角X-射线粉末衍射(XRD)、氮气吸附-脱附等温曲线对其结构和表面性质进行表征。结果表明，Fe-SBA-15具有有序的六方介孔结构和较高的比表面积(663.2 m2 g-1)。同样研究了Fe-SBA-15用于催化臭氧氧化水中草酸的可行性。结果表明，溶液初始pH值是Fe-SBA-15催化臭氧氧化草酸的关键，弱酸性条件有利于Fe-SBA-15对草酸的降解。铁掺杂量和反应温度对催化臭氧氧化过程也有着重要影响。在优化的反应条件下，反应60 min后Fe-SBA-15/O3工艺对草酸的去除率达到87％，是SBA-15/O3工艺的2.9倍、FexOy/O3工艺的1.4倍，而O3工艺的TOC去除率仅为11％。催化氧化过程Fe-SBA-15与草酸间的吸附对降解效果起着重要作用，催化反应起步于催化剂对有机物的吸附作用，然后进一步被氧化分解，实现草酸的高效降解。