化学工业中含氯化合物的大量使用，致使Cl-VOCs广泛排放。由于Cl-VOCs具有高毒性、持久性以及生物累积性等特性，因而给环境和人类健康带来了严重威胁。催化氧化是消除Cl-VOCs的重要环境修复手段，然而脱氯产生的氯离子及含氯中间体易在催化剂表面快速累积，引发氯中毒，致使催化剂迅速失活，尤其在光催化氧化中问题更严峻，高电负性的氯会优先捕获光生电子，加速其在催化剂活性位点的还原沉积。虽已有诸多催化剂改性策略，但其固催化剂界面脱氯过程中Cl极易与催化剂金属原子结合，Cl累积仍难以避免，亟待新策略抑制氯中毒、提升光催化稳定性。

2025年3月12日，我院黄海保教授课题组在环境科学与生态学1区期刊Environmental Science & Technology上发表题为“Exceptional Resistance to Chlorine-Induced Photocatalytic Poisoning via Vacuum UV Irradiation”的研究论文，构建了一种用于高效降解含氯VOCs的新型光催化氧化方法，论文第一作者为博士研究生叶盛俊。

该研究发展了一种新型光催化氧化（VUV-PCO）策略，成功解决Cl-VOCs降解过程中严重的催化剂失活问题。所开发的TiO₂@Mn/rGO催化剂与真空紫外线（VUV）光解表现出显著的协同作用，实现了高催化活性、良好的稳定性以及卓越的抗氯中毒能力。其优越性能体现在对氯苯的去除效率比传统UV-PCO系统高6.5倍，在高空速条件下CO_x选择性达100%，这凸显了其在具有挑战性的环境中长期应用的潜力。研究结果表明，Cl并未导致催化剂失活，而是在O₃有效捕获光生电子从而减轻Cl还原的辅助作用下，对促进深度氧化起着关键作用。

图1  （a）VUV-PCO 反应器的示意图；（b）在50％相对湿度下，在不同条件下 120 分钟内无催化剂时氯苯（CB）去除效率和（c）CO_x 选择性；（d）基于 PTR-TOF-MS 鉴定的VUV 光解后有机副产物的浓度

图2  （a）FTMG 的合成过程；各催化剂的（b）NH₃- TPD，（c）固体 EPR及（d）基于O 1s的高分辨率XPS光谱的O_ads与O_latt的比率（S_Oads/S_Olatt）；各催化剂的（e）瞬态光电流（TPC）响应以及（f）稳态荧光光谱

图3  FTMG在（a）O₃、（b）UV、（c） UV/O₃和（d）VUV条件下处理氯苯时的原位DRIFTS光谱；（e）不同反应条件下FTMG氧化氯苯后积累于表面的Cl^-和有机氯（C-Cl）强度；（f）VUV-PCO处理氯苯时Cl的迁移和转化途径；（g）FTMG 在VUV-PCO体系降解氯苯的潜在机制

该研究揭示了一种涉及气相脱氯和表面催化的新型抗失活机制，为增强Cl-VOCs的常温光催化氧化提供了一种有价值的策略。这些见解对于加深我们对环境化学的理解至关重要，并且为实际工业和环境催化工程提供了一种低成本、高效且可持续的解决方案。

文章DOI：https://doi.org/10.1021/acs.est.4c12389