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本文以价格低廉、性能优异的聚丙烯腈(PAN)纤维作为基体，分别使用盐酸羟胺、水合肼及两者混合物对其进行改性得到了偕胺肟改性PAN纤维、水合肼改性PAN纤维和混合改性PAN纤维，然后分别将它们作为配体与Fe3+进行配位反应制备了三类改性PAN纤维铁配合物，并对其反应过程和配位结构进行了系统研究。为考察改性PAN纤维及其铁配合物的分子结构组成，分别使用SEM、FTIR、DRS、DSC和DMA等方法对其进行了表征。然后选取常用偶氮染料活性红195作为主要目标污染物，将改性PAN纤维铁配合物作为非均相Fenton催化剂应用于其降解反应中，重点考察了配合物分子结构、Fe3+配合量以及光辐射和pH值等因素与配合物催化性能之间的关系，对染料的光催化降解反应进行了动力学分析，并对其降解过程的矿化情况进行了监测。此外，为研究该非均相Fenton体系催化染料氧化降解反应的作用机理，考察了改性PAN纤维铁配合物对染料的吸附过程和对H2O2分解的催化性能。最后，为进一步改进PAN纤维类非均相Fenton体系的催化性能，选择具有代表性的过渡金属离子Cu2+作为助金属离子，使其与Fe3+和偕胺肟改性PAN纤维进行共配位反应制备了双金属配合物，在使用SEM、FTIR、DRS和XPS等技术对其分子结构组成进行表征的基础上，考察了双金属配合物对染料降解反应的催化性能。
研究结果显示，增加溶液Fe3+初始浓度、提高反应温度、延长反应时间和提高配体增重率都有利于配合物表面Fe3+配合量的升高，而且使用Lagergren准二级动力学方程能够理想地描述改性PAN纤维对Fe3+之间配位反应的全部过程。偕胺肟改性PAN纤维与Fe3+能够形成配位数为6的配合物，而改性PAN纤维主要通过偕胺肟或氨基腙基团中的氨基和/或羟基与Fe3+进行配位反应。此外，发现了改性PAN纤维铁配合物能够吸收可见光，这使其有效利用太阳光降解有机污染物成为可能。改性PAN纤维铁配合物作为非均相Fenton反应催化剂均能够明显催化活性红195的降解反应，其中Fe3+配位不饱和性较高的混合改性PAN纤维铁配合物显示出最高的催化活性。改性PAN纤维铁配合物可以通过离子键或配位作用吸附活性红195染料分子，并能够有效催化H2O2的分解反应同时产生羟基自由基。改性PAN纤维铜铁双金属配合物显示出比其单金属配合物更高的催化活性、pH适用性和使用稳定性，这可能是由于改性PAN纤维铜铁双金属配合物中两种离子间存在着相互作用，从而使得配合物表面Fe3+和Cu2+产生了协同效应所致。