大学生创新创业训练计划管理系统
2027年度大学生创新创业训练计划
MgFe层状双氢氧化物（LDH）材料开发及高盐废水的Fenton处理效能研究
创新训练项目
工学
环境科学与工程类
一年半期
资源与环境工程学院
蔡正清
指导教师
指导教师蔡正清副教授长期从事水体有机污染物的高级氧化技术（催化臭氧氧化、Fenton反应）在废水处理中的应用研究。先后主持国家自然科学基金面上项目（2027—2030年，已获批）、国家自然科学基金青年项目（2019—2021年）、上海市自然科学基金项目（2021—2023年）及中国博士后科学基金面上资助项目（一等）等纵向课题，并主持宝武水务科技、上海轻工业研究所、立邦（中国）投资、上海电气集团中央研究院等多项横向项目。所在团队围绕LDH基材料活化过氧单硫酸盐、双金属尖晶石Fenton反应、零价钴驱动Fenton等方向在Chemical Engineering Journal、Applied Catalysis B-Environment and Energy、Journal of Colloid and Interface Science等期刊发表系列高水平论文，具备扎实的催化材料合成、表征与机理研究基础，可为本科大创项目提供充分的科研课题支撑。
指导教师团队长期依托华东理工大学资源与环境工程学院开展高级氧化水处理研究，具备完善的实验条件，包括共沉淀—水热法材料合成平台，成熟的XRD、SEM、XPS、FTIR、BET等结构与表面性质表征手段，可为项目的材料制备、结构表征与催化性能评价提供保障。指导教师将全程参与项目选题论证、实验方案设计与安全培训，定期组织组会进行阶段性进展讨论，指导本科生掌握LDH材料合成、界面性质表征、类芬顿反应动力学测试与机理分析等核心技能，并协助分析实验数据、规范学术写作。考虑到本项目与团队在研的LDH基类芬顿催化课题紧密相关，导师团队可共享相关文献、反应装置，并对本科生论文撰写与后续成果产出给予直接指导，确保项目顺利推进。
化工、制药、印染等行业产生的高盐有机废水通常含多种难生物降解有机污染物，高浓度无机盐会抑制微生物活性并干扰化学氧化中活性物种的生成，使深度处理困难。传统均相Fenton体系存在适用pH窄、铁循环受限和含铁污泥等问题；在高盐环境下，Cl?等无机阴离子还会与羟基自由基竞争，降低氧化剂利用效率，亟需开发高盐条件下稳定的非均相催化材料。
层状双氢氧化物（LDH）金属组成和层间阴离子可调、表面羟基丰富，其中Fe位点能参与H2O2的吸附与活化。但传统MgFe-LDH存在活性位点利用不足、Fe价态循环受限及酸性下稳定性不足等问题。在MgFe-LDH中引入Mn可借助其多变价态与Fe产生电子相互作用，优化Fe活性位点的局部配位环境与价态循环；表面活性剂兼具亲水基团和疏水链段，可通过表面吸附或层间引入改变LDH的结构、润湿性及污染物界面分配行为。将"Mn引入"与"表面活性剂界面调控"相结合，有望改善高盐条件下NOR的吸附富集与有效氧化。本选题拟以诺氟沙星（NOR）为目标污染物，考察Mn比例、表面活性剂种类与用量对MnMgFe-LDH界面性质及类芬顿催化行为的影响，为高盐废水新型催化剂设计提供依据，兼具学术价值与现实应用前景。