氯代VOCs催化燃烧的工业应用因氯中毒引起的催化剂失活和多氯联苯副产物产生而受到阻碍，开发稳定且低副产物生成的新型催化材料至关重要。基于此，中国科学院生态环境研究中心苏贵金研究团队围绕构筑高效、稳定、低二次污染的氯代VOCs催化剂开展了系统研究。
该研究团队通过水热法构筑具有高表面能、丰富不饱和配位Ti原子、易于产生缺陷位点的高指数{201}晶面TiO2。表面能最低、最稳定的低指数{101}晶面TiO2被同时制备，用于对比分析。具有优异Deacon反应活性的Ru活性组分通过NaBH4还原浸渍法负载于两种晶面TiO2载体上。研究发现富含氧空位、Ti3+缺陷以及具有更强金属-载体相互作用的Ru/{201}-TiO2能够灵活地转移电子以活化O2并促进H2O的解离，从而持续产生超氧自由基、表面羟基等活性氧物种（ROS），这些ROS有效增强了氯物种脱附和氯代VOCs深度氧化。Ru/{201}-TiO2在氯代VOCs模型化合物氯苯降解方面表现出优越的反应活性，在1000分钟稳定性测试中，即使引入5 vol.% H2O，也实现了100%的氯苯转化。由于氯物种脱附的增强，多氯副产物形成被有效抑制，在干燥和有水引入条件下均未检测到多氯苯副产物，实现了高效、稳定、低二次污染的可持续氯代VOCs催化降解。基于对氯苯降解中间产物和最终产物的定性定量分析，提出了氯苯在高指数{201}晶面TiO2负载Ru催化材料上的反应机理。该研究通过晶面调控构筑的具有特定缺陷的TiO2负载Ru催化材料为合理设计有前景的氯代VOCs催化剂开辟了新的途径。
相关研究成果发表于Applied Catalysis B: Environment and Energy。博士后孙博华为第一作者，苏贵金研究员为通讯作者。该研究得到中国科学院战略性先导科技专项（B类）（XDB0750400）、国家自然科学基面上项目（22376210和22006156）、中国博士后科学基金会国家资助博士后研究人员计划（GZC20232886）和中国博士后科学基金面上项目（2024M753420）的支持。
论文连接：https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2024.124582