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本发明涉及水处理技术领域,具体而言,涉及一种臭氧催化氧化催化剂及其制备方法和应用。所述臭氧催化氧化催化剂的制备方法,包括以下步骤:将原料煤磨粉,加入活性组分后,成型、炭化和活化,得到所述臭氧催化氧化催化剂;所述活性组分包括过渡金属化合物、稀土金属化合物、碱金属化合物和碱土金属化合物中的一种或多种。所述制备方法改变活化反应机理,使催化剂的孔隙结构发生改变,制得介孔和微孔并存的双孔分布结构;所述催化剂催化活性高,并且能大大提高COD去除率;所述催化剂介孔发达、孔容较大,有利于污染物进入催化剂孔隙与活性中心充分接触;并同时兼具微孔,能够有效提高催化活性。