Pd嵌入中空棒状石墨相碳化氮（Pd/HR-g-C3N4）的构筑及其对六溴环十二烷的快速可见光脱溴研究

《斯德哥尔摩公约》中新型持久性有机污染物六溴环十二烷（HBCD）的高效光催化脱溴技术开发和涉及的机制研究是一个挑战。本研究构筑了Pd/HR-g-C₃N₄，作为可见光驱动催化剂，开展对HBCD的高效脱溴研究。在优化的实验条件下：以0.5% Pd/HR-g-C₃N₄作为光催化剂，以体积比为7:3的甲醇和水作为溶剂，在N₂气氛下60 min内可实现100%的(±)-α，(±)-β和(±)-γ-HBCD的降解去除和高达92.6%的溴脱除率，优于大多已报道的HBCD催化处置体系。该优异的光催化还原体系主要归功于HR-g-C₃N₄独特的一维和中空结构引起的增强光生载流子的分离效率和其自身形成的更负的导带，以及表面单原子分散的Pd负载。根据检测到的C₁₂H₁₉Br₅，C₁₂H₁₉Br₇和10种饱和链式烷烃型产物，本研究提出了一个全新的加氢脱溴和加成开环协同发生的HBCD降解路径。氢转移导致了HBCD在Pd/HR-g-C₃N₄上快速的加氢脱溴。尽管溶剂中甲醇和极性较大的水分别通过消耗空穴和加快体系中的电子转移协同促进了光生电子的有效利用率，正向作用于HBCD的还原转化。然而D₂O取代H₂O的同位素试验表明，甲醇是该光催化还原体系的主要氢源。该研究为HBCD污染物的经济高效处置提供了一种有价值的新思路。