载体再平衡的 Cu-Ce-V/γ-Al?O? 催化剂用于持久固定床氯化氢氧化：面向氯回收的氧化还原 - 酸 - 氧再平衡

《Environmental Research》：Support-Rebalanced Cu-Ce-V/γ-Al 2O 3 Catalysts for Durable Fixed-Bed HCl Oxidation: Redox-Acid-Oxygen Rebalancing for Chlorine Recycling

　　

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  开发了一种成型 Cu–Ce–V/γ-Al₂O₃ 催化剂，用于固定床 HCl 氧化。
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  γ-Al₂O₃ 调控新鲜状态下的氧化还原、酸性和表面氧环境。
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  在维持高 Cl₂ 产率的同时，具备耐用的固定床性能。
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  催化剂在 200 h 后仍保持优异的机械强度和铜稳定性。
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  原位 DRIFTS 揭示了受进料依赖的羟基化与水化表面演变过程。

章节片段

引言

氯化氢是在氯化相关化工行业中大量生成的主要含氯副产物。将其催化氧化为 Cl₂（Deacon 反应）对于氯回收、资源利用以及在可持续氯化学中减轻腐蚀性废物流具有重要意义（Pérez-Ramírez 等，2011）。

在研究用于 HCl 氧化的催化剂中，基于 Cu 的体系因其成本低廉而具有吸引力，并且

催化剂合成

Cu-Ce-V/γ-Al₂O₃ 催化剂通过溶胶-浸渍法获得。详细的制备步骤及相应试剂见补充材料。

无载体 CuCeVO 催化剂通过溶胶-凝胶法合成（Ye 等，2024b）。

催化性能评价

在固定床反应器中评价了 Cu-Ce-V/γ-Al₂O₃ 催化剂的催化性能，并通过动态进料切换程序进一步考察其稳定性。详细实验步骤见

相组成、形貌与机械性能

为了将 Cu-Ce-V 混合氧化物的氧化还原功能性与固定床操作所需的机械坚固性相结合，构建了球形 Cu-Ce-V/γ-Al₂O₃ 催化剂结构。

如图 1a 所示，XRD 图谱可归属于萤石型 CeO₂（2θ = 28.58°、47.94° 和 56.42°）、四方相 CeVO₄（18.18°、24.08° 和 32.30°）以及 γ-Al₂O₃（37.68° 和 67.30°）（Ye 等，2024b）。在 Cu-Ce-V/γ-Al₂O₃ 中未观察到可归属于晶态 CuO 的明显衍射峰，

结论

构建了球形 Cu-Ce-V/γ-Al₂O₃ 催化剂，将 Cu-Ce-V 混合氧化物的氧化还原功能转化为适用于固定床 HCl 氧化的机械坚固结构。与无载体 CuCeVO 相比，负载型催化剂表现出更氧化态的含 Ce 表面、适中的可还原性、增强的羟基氧、吸附质氧和界面氧环境贡献，以及以路易斯酸为主表面的酸性。

在催化剂床层温度约为 420 ± 5 °C 时

CRediT 作者贡献声明

Jean-Marc Giraudon：验证、监督、软件、项目管理、经费获取。Jean-Fran?ois Lamonier：验证、软件、方法学、概念构思。Anton Nikiforov：写作——审校与编辑、可视化、验证、方法学、调查研究。Zhehao Xu：可视化、监督、软件、数据整理。Jiade Wang：写作——审校与编辑、可视化、验证、方法学、经费获取、数据整理、概念构思。Zhiping Ye：写作——

未引用参考文献

Amrute 等，2011；Zhang 等，2025。

利益冲突

作者声明不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性财务利益或个人关系。

竞争性利益声明

? 作者声明不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性财务利益或个人关系。

致谢

本工作由国家自然科学基金委员会（编号 22378365）和国家重点研发计划（CN）（2024YFE0108600）资助。作者感谢来自 Scientific Compass www.shiyanjia.com 的陈文迪女士在 H₂-TPR 和 O₂-TPD 分析方面提供的宝贵协助。

Zeen Zhu|Yutong Ma|Zhehao Xu|Anton Nikiforov|Jean-Fran?ois Lamonier|Jean-Marc Giraudon|Zhiping Ye|Jiade Wang