全氟羧酸降解机理理论的分析与研究

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1、独仓lJ性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究．工作及取得的研究成果，尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得内蒙古师范大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人保证所呈交的论文不侵犯国家机密、商业秘密及其他合法权益。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示感谢。签名：璺萄日期：驯；年击月耀日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解内蒙古师范大学有关保留、使用学位论文的规定：内蒙古师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复

2、印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。一保密的学位论文在解密后也遵守此规定。签名：．吴葡导师签名：训·了咖_日期：训弓年ob月以日内蒙古师范大学硕士学位论文中文摘要全氟羧酸(PFCA)类化合物具有优良的热稳定性和化学稳定性，已被广泛应用于诸多民用和工业产品中，但随之带来的环境污染问题及对生物体造成毒害也引起人们的高度关注，寻找该类物质的有效降解办法也成为一个亟待解决的环境热点问题。目前实验降解PFCA的方法主要有高

3、温热解、紫外光直接光解及紫外光催化降解。由于尚未明确降解机理，实验降解存在反应条件苛刻及降解率低等缺点。本论文采用量子化学计算方法，以全氟丁酸(PFBA)、全氟戊酸(PFPeA)、全氟己酸(PFHxA)、全氟庚酸(PFHpA)及全氟辛酸(PFOA)为研究对象，对PFPeA热降解机理，及其他几种PFCA的紫外光降解进行了理论研究，以期为寻找更有效的实验降解方法提供理论依据。在CCSD(T)／6—3l+G(d，p)／／B3LYP／6．3l+G(d，p)水平计算得到PFPeA分子热降解反应生成CF3CF2CFCF2、CF3CF2CF2CFO、CF3CF2CF2CF2H

4、、CF3CF2CF2COOH四条通道。在B3LYP／6．3l+G(d，p)水平利用过渡态理论分别计算了300．1900K温度范围内的反应平衡常数K及速率常数k。结果表明，PFPeA降解生成CF3CF2CF2CFO的反应通道的反应势垒最低，为151．9kJ／mol，反应平衡常数K及速率常数k都随温度升高而增大，升高温度有利于反应的进行。采用B3LYP／6—3l+G(d，p)方法得到了PFBA、PFPeA、PFHxA、PFHpA及PFOA在气相、水溶液及水溶液中加入Fe”的三种反应条件下的优化结构，并采用TD．B3LYP／6．31+G(d，p)方法得到了相应优化结构

5、的UV-VIS光谱。研究发现，同种物质的分子、负离子及络合离子三种优化结构的Uv-VIS光谱强吸收峰对应的吸收光波长依次增大，吸收光能依次减小，吸收光强度依次明显降低，表明Fe3+可促进PFCA光催化降解。同时发现由PFBA到PFOA，Fe3+加入对碳原子数为奇数的PFCA影响大于对碳原子数为偶数的PFCA，而且随着碳原子数的增大促进影响效果更加显著。关键词：全氟羧酸，热解，催化光解，密度泛函理论，UV-VIS光谱内蒙古师范大学硕士学位论文ABSTRACTThecompounds，Perfluorinatedcarboxylicacids，arecharacte

6、redbytheexcellentchemicalstabilityandthermalstability,thusleadingtobeingusedwidelyinmanycivilandin．dustrialproducts．Meanwhile，thefollowingproblemofenvironmentalpollutionandthehazardnesstolivingcreatures，alsohavecaughtpeople’Sextensiveattentions．Itbecomesanurgentenvironmentalissuefind

7、ingtheeffectivemethodofthedegradatingPFCA．Thecurrentmethodsaremainlyfocusedonthehightemperaturepyrolysis，theUVdirectphotolysisandthephotocatalyticdegradation．Uncleardegradationmechanismresultsintheexperimentaldefects，suchastheharsherreactionconditionandthelowerdegradationrate．Inthisp

8、aper,inorder