具有不同暴露晶面的负载型贵金属催化氯代有机污染物的气相加氢脱氯机制研究

The emission of chlorinated organic pollutants threatens the safety of environment and human health, and catalytic hydrogenation is considered to be an effective approach for the reductive removal of the pollutants, and supported noble metal catalysts are widely used. Our preliminary experimental results showed that the catalysts with different noble metal (e.g., Pt, Pd) exposed facets exhibited different catalytic behaviors for hydrodechlorination, while similar results have not been reported previously and the mechanism is not clear yet. In the present study, we intend to prepare supported catalysts with a variety of noble metal exposed facets (e.g., {111}, {100}, {110} and {331}), and study the catalytic hydrodechlorination of chlorinated organic pollutants. The objective is to elucidate the mechanism of catalytic hydrodehalogenation of chlorinated organic pollutants over model catalysts and the correlation between the catalysts structure and the hydrodechlorination efficiency. The study is expected to provide theoretic information and technical assistance for the design and development of highly effective catalysts.

挥发性氯代有机污染物的排放严重污染大气环境，威胁人体健康。催化加氢脱氯是一种有效去除大气中氯代有机污染物的方法，负载型贵金属是常用的催化剂。我们的初步探索研究表明，具有不同暴露晶面的贵金属（Pt、Pd）催化剂其催化脱氯活性不同，但相关研究未见报道，其作用机制亦不明确。本课题拟制备暴露晶面为{111}，{100}，{110}，{331}等的贵金属纳米颗粒，经负载化后作为模型催化剂，系统研究该类型催化剂催化挥发性氯代有机污染物的气相加氢脱氯行为。研究旨在剖析氯代有机污染物在模型催化剂上的加氢脱氯降解机制，阐述催化剂结构与催化效率间的构效关系。为设计高效、稳定的催化加氢脱氯催化剂提供理论指导与技术支撑。

挥发性氯代有机污染物的排放严重污染大气环境，威胁人体健康，催化加氢脱氯是一种有效去除大气中氯代有机污染物的方法。负载型贵金属是常用的催化剂，但在加氢脱氯过程中，活性金属受金属粒子团聚、碳沉积和HCl吸附等因素影响，易于失活。我们初步的探索研究表明，贵金属暴露面的不同，可显著影响催化剂加氢脱氯过程中的活性及稳定性，但其作用机制亦不明确。本课题在贵金属表面，通过采用Ag，Cu等非贵金属对其进行表面修饰，采用光沉积法，置换法，表面还原法等方法制备Pd-M/Al2O3，Pd-M/TiO2（M=Ag，Cu）等模型催化剂，采用CO红外，透射电镜，电子能谱，紫外漫反射等方法系统研究其催化挥发性氯代有机污染物的气相加氢脱氯机制。结果表明，1，利用TiO2的光催化特性，可以采用光沉积法实现金属在其表面的沉积，并且可以通过调节Ag对Pd的修饰程度，可调控Pd暴露金属面的不同，从而调控催化剂的活性，稳定性及选择性。2，精细控制实验条件，避免Pd在还原后与空气接触被氧化，直接加入Ag溶液中，能够实现置换法制备Pd@Ag的催化剂。此方法扩大了载体的选择面，并且能实现反应过程中对催化剂活性，稳定性和选择性的预期。3，表面还原法操作简易，应用范围广泛，并且能够实现第二种金属在贵金属表面的沉积。此研究中，考察了不同金属对贵金属表面修饰后的催化活性，稳定性及选择性，Ag由于水合离子半径小，价态较Cu低，能够精细的对Pd表面进行修饰。4，核壳结构催化剂虽然能明显的提高催化剂的稳定性及选择性，但是大量的贵金属位于体相中，无法直接参与反应，为了提高催化剂的稳定性及选择性，同时降低贵金属的用量，我们利用反掺杂的方式制备了双金属催化剂，并对其催化活性进行了研究。本研究旨在剖析氯代有机污染物在模型催化剂上的加氢脱氯降解机制，阐述催化剂结构与催化效率间的构效关系，为设计高效、稳定的催化加氢脱氯催化剂提供理论指导与技术支撑。