氯化挥发性有机化合物（CVOCs）作为典型的挥发性有机化合物（VOCs），由于其明显/持久的毒性和较低的生物降解性，导致了更为严重的环境和健康危害。目前，减少CVOCs的策略很多，而使用负载型贵金属、金属氧化物或沸石作为催化剂的催化燃烧或完全氧化被认为是最有效和最有前途的策略之一。

近日，华中科技大学郭利民教授，Wei Deng ，华东理工大学戴启广副教授报道了采用磷酸酯改性的CeO₂纳米片作为氯化挥发性有机化合物(CVOCs)催化氧化的高活性、高耐久性和高选择性催化剂，与Al₂O₃基催化剂进行比较，阐明了二氯甲烷(DCM)氧化和一氯甲烷（MCM）生成的机理。

文章要点

1）研究人员将碳酸氢铵在磁力搅拌下于30 °C的条件下迅速倒入六水合硝酸铈（III）溶液中，然后老化，过滤，洗涤，干燥，并煅烧以获得单分散的带状CeO₂纳米片。通过初期湿润浸渍（IWI）路线合成了磷酸盐改性的CeO₂纳米片，并以磷酸三甲酯（TMP）作为前体（将P/Ce的摩尔比控制为0.2）。煅烧的催化剂称为P-CeO₂-0.2。此外，将未经任何进一步纯化或预处理而接收到的商业Al₂O₃也直接用作DCM催化氧化的催化剂。此外，为了说明表面碱和酸位在MCM副产物形成中的作用，通过沉淀法使用异丙醇铝（AIP）作为前体制备了合成的Al₂O₃（Al₂O₃-S-X（X = 300、500、600、700和800，其中X表示煅烧温度））。

2）与基于Al₂O₃的催化剂相比，基于CeO₂的催化剂，所生成一氯甲烷（MCM）表现出更高的DCM氧化活性和更低的MCM选择性。包括各种同位素实验在内的一系列实验结果显示，这是一种酸性−碱基对催化，即DCM主要解离在Lewis酸位上，然后通过羟基/Brønsted酸位脱氯化氢，而碱性则是通过碱位上活化的DCM和刘易斯酸位上解离的DCM之间的氢化物转移反应生成MCM的导致的。而且，优异的氧化还原能力可以通过快速的催化氧化抑制MCM的形成，但可能会形成Cl₂和多氯代副产物。

Long Zhang, et al, Comparative Studies of Phosphate-Modified CeO₂ and Al₂O₃ for Mechanistic Understanding of Dichloromethane Oxidation and Chloromethane Formation, ACS Catal. 2020

DOI: 10.1021/acscatal.0c02691

https://dx.doi.org/10.1021/acscatal.0c02691