电子束辐照构建缺陷型UiO-66负载贵金属催化剂及其在二元VOCs协同降解中的机制研究

本研究通过电子束（EB）辐照技术构建缺陷型UiO-66载体，负载贵金属（Pt、Pd等）形成高效催化剂，用于甲苯和异丙醇混合VOCs的催化氧化。研究发现Pt与Pd催化剂在混合体系中表现出显著的协同促进效应（mutual promotion），通过减少中间产物积累、释放活性位点加速矿化，为MOF基催化剂设计及混合VOCs协同降解机制提供了新见解。

　　

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Chemicals

四氯化锆（ZrCl₄, 98%）、对苯二甲酸（H₂BDC, 98%）和氯化钯（PdCl₂, 98%）购自阿拉丁有限公司。N,N-二甲基甲酰胺（DMF, 95%）、氯铂酸（H₂PtCl₆·6H₂O）、氯化钌（RuCl₃）、硝酸银（AgNO₃）、氯金酸（HAuCl₄·4H₂O）、乙二醇（C₂H₆O₂）、异丙醇（C₃H₈O, 98%）和甲苯（C₇H₈, 98%）购自国药集团化学试剂有限公司。

Synthesis of UiO-66 and UiO-66-X

UiO-66通过溶剂热法合成，方法参照我们先前的工作[26]。

Effect of irradiation dose on Pt-UiO-66 structure and catalytic performance

通过XRD表征不同辐照剂量下催化剂的晶体结构（图S1）。经不同EB辐照剂量处理的Pt-UiO-66-X催化剂的XRD图谱与原始UiO-66基本一致。图S1(b)中7.3°附近的特征峰对应UiO-66框架的(111)晶面[35]。与UiO-66相比，衍射峰强度随辐照剂量增加而逐渐降低，表明EB处理诱导了晶体缺陷的形成，但未破坏整体框架结构。

Conclusion

本工作成功应用电子束（EB）辐照技术在UiO-66中诱导结构缺陷，增强VOCs催化氧化性能。通过筛选多种辐照剂量，确定100 kGy为最佳改性条件，构建的缺陷型UiO-66框架能有效锚定和分散贵金属纳米颗粒。由此合成的一系列贵金属负载催化剂（M-UiO-66-100, M = Pt, Pd, Ru, Ag, Au）中，Pt-UiO-66-100表现出优异的甲苯氧化性能（T₉₀ = 187°C），而Pd-UiO-66-100对异丙醇降解具有卓越活性（T₉₀ = 229°C）。有趣的是，在甲苯与异丙醇混合体系中，两者降解活性均显著提升，揭示了VOCs协同降解的互促机制。通过TPD/TPO和TD-GC–MS分析表明，混合体系中间产物减少，活性位点释放加速，矿化效率提高。该研究为EB改性MOF催化剂的设计提供了新策略，并深化了对混合VOCs协同氧化机制的理解。