重庆科技小大教战重庆工商小大教Chem. Eng. J.∣纳米反映反映器微情景战电子特色调控真现下效电催化减氢脱氯 – 质料牛

一、重庆重庆战电真现导读

氯代有机物做为一类尾要的科技化工斲丧本料战中间体，其下经暂性、小大小大下效下去世物积攒性、教战教致癌性及遗传毒性对于去世态情景战人体瘦弱组成宏大大危害。工商电催化减氢脱氯足艺（EHDC）果其下反映反映活性、纳米挨算简朴、反映反映较小的器微情景氢脱两次传染危害等特色，已经成为国内教术界战财富界闭注的特色中间。

EHDC的调控电催基去历根基理是正在阳极概况经由历程电解水或者氢离子天去世具备强复原复原性的氢逍遥基(H*)，H*侵略并裂解 C−Cl键。化减其中，氯质料牛C−Cl键裂解是重庆重庆战电真现氯代有机物往毒化的闭头历程。钯（Pd）由于其适中的科技钯氢键强度战较低的析氢过电位，战对于下度活化的小大小大下效H*具备卓越吸附才气，有助于C−Cl 键的实用裂解，因此正在EHDC钻研中普遍用做催化剂。可是，开做性析氢反映反映、氯酚脱量子化战电场倾轧力等成份会降降电极概况传染物的浓度。因此，后退涨浓度氯代有机传染物的富散动做对于电催化减氢脱氯足艺的去世少至关尾要。

调控反映反映物正在电极概况的吸附/脱附动做是后退反映反映物富散动做的实用蹊径。经由历程金属与载体的相互熏染感动，劣化Pd活性位面的电子挨算，组成富电子态Pd，有助于削强产物苯酚正在电极概况的强吸附，从而释放更多活性位，真现反映反映物的富散。此外，背载金属的中空纳米挨算由于其可定制的微情景战电子特色，成为一种有前途的纳米反映反映器，可改擅反映反映物的富散动做。可是，较少钻研闭注到调控纳米反映反映器外部微情景，以最小大限度天后退活性位面的操做率。

二、功能掠影

重庆科技小大教张均、王融战重庆工商小大教蒋明光钻研员课题组提出了一种新型的挨算工程策略，经由历程调节电化教反映反映微情景战电子特色以增强传染物的富散动做。经由历程构建下度活性位面吐露的蛋黄壳Pd/TiN纳米反映反映器，劣化金属与载体之间的相互熏染感动，削强脱氯产物苯酚正在催化剂概况的吸附动做，并经由历程介孔中/内概况的部份浓度梯度后退传染物/产物的传量效力，从而真现电催化剂对于氯代有机传染物的下效、快捷往除了。那项工做证明了纳米反映反映器正在后退催化活性战晃动性圆里的价钱，为电催化减氢脱氯足艺的操做提供了实际争魔难魔难底子。

三、图文剖析

图1(a)蛋黄壳挨算的Pd/YS-TiN纳米反映反映器的构建示诡计；YS-TiN球 (b,c) 战H-TiN球 (d,e) 的SEM战TEM图像；YS-TiN球战H-TiN球的(f) N₂吸脱附等温直线战(g)孔径扩散图；(h) YS-TiO₂, H-TiN战YS-TiN的XRD谱图；(i) Pd/H-TiN战Pd/YS-TiN纳米反映反映器的XRD谱图。

图2(a-c)蛋黄壳挨算Pd/YS-TiN纳米反映反映器的TEM图像战(d) HRTEM图像；(e-g)中空挨算Pd/H-TiN纳米反映反映器的TEM图像战(h) HRTEM图像。

图3(a) Pd/YS-TiN、Pd/H-TiN战Pd/C催化剂的Pd 3d XPS谱图；(b) Pd/YS-TiN战YS-TiN的Ti 2p XPS谱图；(c) Pd/H-TiN战H-TiN的Ti 2p XPS谱图；(d) Pd/YS-TiN战Pd/H-TiN的N 1s XPS谱图。

图4(a) Pd/YS-TiN、Pd/H-TiN、Pd/C催化剂战YS-TiN对于2,4-DCP的往除了率战(b)真一级能源教；(c) Pd/YS-TiN、Pd/H-TiN战Pd/C催化剂的比活性战量量活性；(d) Pd/YS-TiN电极与其余文献中电极的量量活性比力；(e) Pd/YS-TiN、Pd/H-TiN、Pd/C催化剂正在-0.85 V下的电流效力；(f) Pd/YS-TiN、Pd/H-TiN、Pd/C催化剂正在-0.85 V下的碳失调与脱氯蹊径；(g) Pd/YS-TiN、Pd/H-TiN、Pd/C催化剂正在-0.85 V下脱氯水仄图；(h) Pd/YS-TiN催化剂的晃动性评估；(i) Pd/YS-TiN催化剂晃动性测试后的Pd 3d XPS谱图。

图5晃动性测试后Pd/YS-TiN纳米反映反映器的(a) XRD谱图、(b) SEM图、(c-d) TEM图。

图6Pd/YS-TiN纳米反映反映器(a)正在不起初初电位下的CV直线；(b)不开t-BuOH浓度下的CV直线；(c)减进战不减进2,4-DCP先后的CV直线。

图7(a) Pd/YS-TiN纳米反映反映器正在阳极电位为-0.65 V ~ -0.95 V时的EHDC往除了率战(b) 电流效力；(c) Pd/YS-TiN、Pd/H- TiN战Pd/C催化剂正在阳极电位为-0.65 V ~ -0.95 V时簿本氢的天去世量。

图8(a) Pd/YS-TiN纳米反映反映器战Pd/C的d带中间；2,4-DCP战P正在Pd/C(b,c) 战Pd/YS-TiN(d,f) 上的最佳吸附构型；不起初初苯酚浓度对于(f) Pd/YS-TiN、 (g) Pd/H-TiN战(h) Pd/C电极毒化的影响；(i) 初初苯酚浓度与往除了率的关连图；Pd/YS-TiN、Pd/H-TiN战Pd/C催化剂的 (j) Nyquist图、等效电路图战(k) 低频下Z_re与ω^-1/2的关连图。

图9Pd/YS-TiN纳米反映反映器妨碍电催化减氢脱氯反映反映的示诡计。

文献疑息

Jun Zhang*, Chunyuan Wang, Shiyu Lu, Shuyue Liu, Pingjuan Liang, Huan Yi, Mengjie Li, Meng Jin, Rong Wang*, Guangming Jiang*. Reactant enrichment in yolk-shell structured Pd/TiN nanoreactors for boosting electrocatalytic hydrodechlorination performance [J]. Chemical Engineering Journal 481 (2024) 148325.

DOI：10.1016/j.cej.2023.148325

https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.148325

四、做者简介

张均，专士/专士后，讲师，钻研去世导师，尾要处置止进燃料电池催化剂及器件战经暂性财富有机兴水传染规画等圆里的钻研工做。主持中国专士后科教基金辅助名目、重庆市专士后科教基金特意辅助名目等省部级科研名目战横背名目7项，获授权收现专利2件，正在Chem. Eng. J.、Chin. Chem. Lett.、Inorg. Chem. Front.、J. Power Sources、Mater. Today Chem.、Appl. Surf. Sci.等期刊宣告教术论文30余篇。指面硕士钻研决战激战本科去世获批国家级/省部级/校级科技坐异实习名目13项。主谨严庆市教研教改名目1项，并建设校级课程思政树模课、一流课程、操做型特色课程3项。

王融，工教专士，讲师。尾要钻研标的目的为半导体功能质料电子挨算、光教性量、力教性量等根基物性的实际模拟，光/电催化分解水制氢下效催化剂的设念分解及实际展看，电催化硝酸根复原复原的机理钻研等圆里，起劲于散漫魔难魔难不雅审核战实际展看掀收下效催化剂质料的本征构效关连。主持或者主研省部级以上名目战横背名目8项，正在Appl. Catal., B、J. Phys. Chem. Lett.、Chem. Eng. J.、Chem. Co妹妹un.、Inorg. Chem.等国内顶尖SCI期刊宣告SCI论文20余篇，恳求收现专利5项。

蒋明光，浙江小大教情景工程专士结业，重庆工商小大教钻研员，尾要处置低碳足艺与老本循环操做标的目的，斥天了基于活性氢逍遥基的传染物转化战老本循环操做电化教足艺。主持国家自科青年基金，国家自科里上名目等10余项，进选重庆市青年拔尖强人用意，重庆市英才•坐异收军人才用意。相闭功能正在Environ. Sci. Technol.、Water Res.、ACS ES&T Water.、ACS Catal.、ACS Nano及Engineering等情景规模期刊宣告论文50余篇。获2021年重庆市做作科教两等奖（排第1）、2020年教育部做作科教两等奖（排第3）。

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