M@ZrO2（M = Pd, Pt）催化剂的氯耐受性差异及其对邻二甲苯降解性能的研究

本文推荐一篇关于M@ZrO2（M = Pd, Pt）催化剂在氯代挥发性有机物（CVOCs）存在下催化降解邻二甲苯（o-Xylene）性能的研究。文章系统比较了Pd与Pt基催化剂的氯耐受性（chlorine-resistance）、活性位点分布及反应路径，通过原位漫反射（in situ DRIFTS）和气相色谱-质谱（GC-MS）技术阐明其降解机制与抗氯行为，为设计高效抗氯VOCs催化剂提供理论依据。

　　

催化剂合成

M@ZrO₂（M = Pd, Pt）催化剂基于先前报道的方法合成[29]。催化剂合成示意图如图1所示。首先，通过一锅溶剂热法合成M@UiO-67（M = Pd, Pt）前体。随后，前体在Ar气氛下于800°C保持3小时，之后将气体切换为O₂/Ar混合气并在相同温度下煅烧2小时，得到M@ZrO₂（M = Pd, Pt）催化剂。最初，Ar煅烧旨在防止金属颗粒在高温下过度聚集，并促进ZrO₂载体形成；后续O₂处理则用于去除残留碳物种并调控金属价态。

催化剂表征

通过XRD对M@UiO-67（M = Pd, Pt）前体及其衍生的M@ZrO₂（M = Pd, Pt）催化剂的晶体结构进行了表征。图S1(a)展示了M@UiO-67（M = Pd, Pt）前体的XRD图谱。所有样品均在2θ = 5.72°和6.58°处显示出特征峰，分别对应UiO-67的(111)和(200)晶面[32]。UiO-67前体的峰位置和轮廓与我们先前的工作吻合良好[33]。值得注意的是，负载Pd或Pt后，XRD峰强度降低，表明金属引入对UiO-67晶体结构产生了轻微影响，但并未破坏其基本框架。

结论

本研究通过煅烧一锅溶剂热法合成的M@UiO-67（M = Pd, Pt）前体，成功制备了M@ZrO₂（M = Pd, Pt）催化剂，并系统研究了其在邻二甲苯催化氧化中的氯耐受性能。以邻二甲苯为探针分子，比较了催化剂在存在和不存在二氯甲烷（DCM）条件下的降解行为，全面评估了其催化活性、稳定性及中间产物演变。结果表明，贵金属类型及其前体盐显著影响纳米颗粒分布和表面Pd⁰、Pt⁰以及吸附氧（O_ads）物种的浓度，从而导致催化性能和氯耐受性出现显著差异。具体而言，Pd基催化剂在低温下（T₉₀ = 213°C）展现出更优的邻二甲苯降解活性，而Pt基催化剂（尤其是Pt@ZrO₂–Cl）在DCM存在下则表现出更高的活性和稳定性。通过结合原位漫反射红外光谱（in situ DRIFTS）和气相色谱-质谱联用（GC-MS）技术，进一步阐明了两类催化剂的降解路径与抗氯行为机制，为设计高效、耐氯的VOCs催化剂提供了重要理论见解和实践方向。