Pd-Cu/(Al)-SBA-15催化剂对1,2-二氯乙烷选择性催化加氢脱氯机制研究

1,2-二氯乙烷是大气污染中典型的挥发性氯代有机污染物，通过气相催化加氢脱氯将1,2-二氯乙烷选择性转化为具有高经济价值的化工原料乙烯，可在消除其污染的同时实现资源化。我们初步研究发现有序介孔SBA-15负载Pd-Cu合金催化剂的结构特性显著影响1,2-二氯乙烷加氢脱氯生成乙烯的选择性，但其中的作用机制尚不明确。本研究选择1,2-二氯乙烷为模型污染物，以(Al)-SBA-15负载Pd-Cu合金为模型催化剂，通过精细控制模型催化剂中介孔载体的表面酸性、表面负载Pd-Cu合金的分散性、体相结构和表面组成，剖析反应过程中1,2-二氯乙烷在Pd-Cu/(Al)-SBA-15催化剂表面的选择性催化脱氯机制，探索催化剂结构特性中决定1,2-二氯乙烷催化脱氯的活性、选择性及催化剂稳定性的关键因素，为设计高效加氢脱氯催化剂提供科学依据和理论指导。

本课题针对大气污染中的典型挥发性氯代有机物1,2-二氯乙烷的去除提出采用气相催化加氢脱氯将其选择性转化为乙烯实现资源化。课题计划选用SBA-15及Al-SBA-15为载体负载Pd-Cu合金制备催化剂催化1,2-二氯乙烷加氢脱氯。在课题实施期间发现，Pd难于在SBA-15表面负载。因此选择Al2O3和TiO2作为载体，Pd-Cu、Pd-Ag和Pt-Ag为活性组分，详细考察了活性组分比例、催化剂合成方法对1,2-二氯乙烷加氢脱氯催化性能的影响。研究结果表明，对于Pd-Cu/Al2O3催化剂，Pd-Cu质量比约为1:2时，显示出最高的乙烯选择性，当反应温度为250 oC时，乙烯选择性可达80%以上。对于Pd-Ag/Al2O3催化剂，采用表面原位还原的方法合成的催化剂比共浸渍法合成的催化剂显示出更高的乙烯选择性，当Pd-Ag负载量相当的情况下，表面还原法合成的催化剂乙烯选择性可达95%以上，而共浸渍法合成的样品乙烯选择性仅有66%。对于Pt@Ag/TiO2催化剂，采用分步光沉积法合成的催化剂比共浸渍法合成的催化剂显示出更高的乙烯选择性，当Pt-Ag负载量相当的情况下，共浸渍法合成催化剂乙烯选择性仅为47%而分步光沉积合成催化剂乙烯选择性可达87%。对于Pd@Ag/TiO2催化剂，用分步光沉积法合成的催化剂比共浸渍法合成的催化剂对于富乙烯条件下乙炔选择性加氢反应具有更高的乙炔加氢选择性。可见，通过本课题的实施发现了合成对乙烯具有高选择性的催化剂的方法，为氯代有机污染物的资源化提供了可靠理论支持。