基于SEM-EDS及GC-MS技术研究有机氯分子结构对零价铜脱氯机制的影响

零价铜作为一种廉价金属很少应用于促进氯代有机物脱氯研究,其原因是零价铜的催化还原脱氯活性差,且反应机制复杂。本文采用机械球磨技术制备了Cu-Fe和Cu-Ni合金,研究零价铜在不同微观环境下对对氯苯酚(4-CP)的脱氯行为,旨在考察有机氯分子结构对零价铜脱氯机制的影响。应用扫描电镜-能谱(SEM-EDS)及色相色谱-质谱(GC-MS)分析发现,铜原子的微环境及有机氯分子结构均影响铜的脱氯机制。在Cu-Fe体系中,Cu遵循经典的催化加氢脱氯机制,4-CP的降解产物为苯酚;Cu-Ni体系的还原作用来源于零价铜,其中的镍金属并未起到催化加氢作用,Cu-Ni合金及单独零价铜对4-CP的降解产物是环己酮。零价铜对4-CP的降解率可达70%以上,而Cu-Fe体系的降解率仅为34%,两者对芳香族氯代物的降解效率差距显著。零价铜能够降解化学稳定性高的4-CP和苯酚,但不能降解化学稳定性相对较差的脂肪族氯代有机物(如一氯乙酸和二氯乙酸),因此认为零价铜脱氯机制并非传统的催化加氢机制,而是遵循直接电子传递还原机制,且有机氯分子的苯环结构是零价铜直接电子传递还原的诱因。