刘睿ACS Nano：AuFe3@Pd/γ-Fe2O3上Pd可原位再生，高效催化有机污染物加氢脱卤

多相Pd催化剂主要包括Pd纳米颗粒(NPs)、簇、甚至是固定在不同载体上的单个原子，它们在精细化学合成、燃料生产和污染物修复方面具有重要作用。然而，在长期的操作条件下，Pd催化剂由于原料中的S²⁻物质等强吸附剂堵塞或中毒反应而导致活性中心不可逆的活性损失。因此，为了实现可持续的Pd催化，迫切需要将失活的Pd转化为活性的Pd，并保持其原有的结构特征、大小和价态。

基于此，中国科学院生态环境研究中心刘睿课题组将AuFe₃@Pd负载到超薄γ-Fe₂O₃纳米片作为原位可再生的高活性催化剂，并将其用于催化加氢反应。

基于实验结果和理论计算，AuFe₃@Pd/γ-Fe₂O₃ NSs表现出以下特性: 1.AuFe₃ NCs为Pd离子/原子的沉积提供了优化的位点，增强了Pd d轨道的填充状态，并降低了Pd对O₂/•OH的亲和力；2.γ-Fe₂O₃ NSs产生•OH自由基，使得被过度吸附的反应物/产物或S²⁻阻断或中毒的Pd位点再生；3.Pd原子增强的化学稳定性可以承受多达10轮•OH自由基在氧化再生过程中的攻击；4.Pd具有较高的催化活性、100%的原子利用效率，以及从AuFe₃核中获得的d电子，表现出较低的吸附能垒和较高的碳−卤键加氢活性，并具有较高的解离能。

因此，AuFe₃@Pd/γ-Fe₂O₃ NSs在碳−卤键加氢反应中表现出与表面清洁的胶体Pd催化剂相当的活性，并且在S²⁻中毒后可以完全回收。作为概念验证，研究人员采用毫克级贵金属(Pd + Au)设计了AuFe₃@Pd/γ-Fe₂O₃ NSs 固定床水处理塔，用于还原去除污水中的微量污染物和处理溴化阻燃剂(BFR)工厂排放的高污染废水回收溴。

结果表明，在中性pH条件下，催化剂中Pd含量为2.14 mg或20 μmol时，Pd的活性达到4.0 C−Br min⁻¹Pd⁻¹，表明AuFe₃@Pd/γ-Fe₂O₃ NSs在高浓度Br⁻存在下仍具有较高的活性。综上，组分材料的组合是设计先进纳米催化剂的一种有前途的策略，并且这个使用金属间相纳米材料作为设计先进催化剂为这一类材料在纳米科学和纳米技术方面提供范例。

AuFe₃@Pd/γ-Fe₂O₃ Nanosheets as an In Situ Regenerable and Highly Efficient Hydrogenation Catalyst. ACS Nano, 2023. DOI: 10.1021/acsnano.3c00745

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刘睿ACS Nano：AuFe3@Pd/γ-Fe2O3上Pd可原位再生，高效催化有机污染物加氢脱卤

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