中文摘要：

金属催化臭氧化是近几年发展起来的一种高级氧化技术，它是去除水中难降解有机物的有效方法。目前，国内外催化臭氧化催化剂的选择主要是依靠经验和推测，通过大量的实验进行筛选。这种方法需投入大量的人力和资金，开发周期长，效率低下。本项研究利用计算机分子模拟技术，以定量的结构-活性关系为基础，建立臭氧化催化剂设计的性能与结构之间定量构效关系模型，研制出用于水处理过程具有高氧化活性、高稳定性的催化臭氧化催化剂。项目的研制成功，将大大缩短臭氧化催化剂的开发周期，减少实验次数和人力及资金的投入，为臭氧氧化技术在水处理过程中的广泛应用奠定理论基础。从查新报告看，此项研究内容在国内外均未见报道。本课题的解决具有宝贵的理论意义和实际应用价值。

结论摘要：

以Al2O3为载体，采用浸渍法分别制备Cu、Mn、Fe、Ni、Co、Al等六种单组分金属催化臭氧化催化剂，以及CuO/NiO/Al2O3、CuO/FeO/Al2O3、CuO/MnO/Al2O3、NiO/MnO/Al2O3等四种复合型催化臭氧化催化剂。以UV254和TOC的去除率作为评价催化剂的活性指标，通过正交试验，分析各实验因素对催化效果的影响，得出了以上催化剂的最佳制备工艺条件。通过扫描电镜和全自动比表面及孔隙度分析仪等现代化分析测试仪器，对催化剂结构进行了表征，得到了催化剂比表面积、平均孔径和孔体积的大小；通过XPS分析，得到了催化剂表面元素的组成、元素相对含量和元素价态。结果表明，金属催化臭氧化催化剂具有较好的催化作用。用密度泛函理论对O3分子在催化剂表面吸附分解进行研究，发现O3分子在Cu系催化剂表面吸附分解成氧原子和氧分子，O3分子与Cu系催化剂表面相互作用的本质是O3分子的价轨道2p与催化剂表面的杂化轨道的相互作用。应用典型相关分析筛选择变量和3层BP人工神经网络研究了催化活性与催化剂分子的结构关系，为金属催化臭氧化催化剂的分子设计奠定了理论基础。