掺磷PdNi催化剂的合成及其电催化脱氯机理研究

作者：黄彬彬^*; 秦仕忆; 曹兴凯

来源：湖南大学学报(自然科学版), 2022, 49(06): 152-161.

DOI：10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2022302

• 电催化脱氯
• 4-氯苯酚
• 直接电化学还原
• 间接电催化脱氯加氢

采用一步法合成含磷掺杂的Pd/NiP三元合金材料，其透射电子显微镜图、场发射扫描电子显微镜图以及X射线光电子能谱图等结果显示，合成的Pd/NiP材料为直径(4.4±1.0)nm的超细纳米颗粒.循环伏安结果显示该材料具有优异的电化学性能，Pd/NiP纳米颗粒中Pd的电化学活性比表面积(ECSA)为42.11 m2/g，是商业Pd/C纳米颗粒的1.5倍；Pd/NiP材料对4-氯苯酚(4-CP)显示出优异的电催化脱氯活性，直接电化学还原脱氯和间接电催化脱氯加氢两种途径均参与到4-CP的电催化脱氯过程中.同时，伏安特性分析显示，直接电化学还原脱氯过程中的电子转移系数(k)远小于0.5，表明C-Cl键的裂解遵循同步离解电子转移机理.研究表明，掺杂Ni和P原子引起的协同效应和压缩应变显著增强了Pd生成与储存氢原子的能力，同时有效抑制了氢气析出反应(HER)，进而提升了电催化还原脱氯效率.电解实验结果显示，1.02 mg该材料对2 mmol/L 4-CP的脱氯效率在360 min内可达到87.5%，表观速率常数为0.005 7 min-1，展现了极强的催化脱氯活性.三次循环实验结果显示，其脱氯效率仍达到70%以上，表明该材料具有较好稳定性.本工作为掺磷双金属纳米颗粒的合成提供了一种简便策略，同时为电催化脱氯过程提供了一种良好的催化材料，为脱氯机理研究提供了重要参考.

• 单位
  湖南大学; 环境生物与控制教育部重点实验室; 环境科学与工程学院