氯代有机农药2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-dichlorophenoxyacetic acid,2,4-D)和碘代X-射线造影剂(Iodinated X-ray contrast agents,ICM)具有较高的水溶解性和较强的生物化学稳定性,在水体环境中的浓度逐年增加,对环境及人体健康造成危害,引起越来越多学者们的关注。液相催化加氢脱卤技术可以在温和条件下实现卤代污染物的直接脱卤,是一种绿色环保的技术。负载型贵金属催化剂是液相催化加氢脱卤反应中常用的催化剂,其结构性质直接影响着催化反应的活性以及稳定性。因此,在实现卤代有机物脱卤的同时,如何设计出高效稳定的催化剂是重要的研究方向。本论文通过表面修饰和结构调控制备了几种多孔材料负载的贵金属(Pd、Pt、Rh)催化剂,并用于2,4-D和几种典型的ICM的液相催化加氢脱卤。催化剂的结构性质通过X射线衍射、N2吸附-脱附等温线、傅里叶变换红外光谱、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、元素分析、X射线光电子能谱、电位滴定和zeta电位等表征分析。结合表征结果和活性结果,系统研究催化剂的结构性质与催化效率之间的构效关系以及催化加氢脱卤的反应机制,同时研究了水化学条件对加氢脱卤反应的影响。主要研究内容及研究结果如下:(1)以贵金属Pd为活性组分,杂氮有序中孔碳(N-doped mesoporous carbon,MCN)为载体,采用沉淀沉积法合成了一系列的Pd/MCN催化剂,并用于两种典型的ICM的液相催化加氢脱碘研究。为了对比,采用相同方法合成有序中孔碳(CMK-3)负载的Pd催化剂Pd/CMK-3。结果显示,Pd/MCN催化剂中Pd颗粒比Pd/CMK-3更小,分散更均匀。随着载体碳化温度的增加,催化剂中Pd颗粒呈现出先减小后增大的趋势。其中Pd(1.6)/MCN-500催化剂中Pd颗粒最小,分散最均匀,且表现出较高的ICM加氢脱碘活性。ICM的液相催化加氢脱碘符合Langmuir-Hinshelwood模型,即反应物在催化剂表面的吸附是反应的控制步骤。在ICM加氢脱碘反应中,Ptn+对C-I键的活化作用比Pt0对H2的活化作用更为关键。反应pH>5时,ICM的反应活性基本不发生变化;当pH<5时,活性降低,是因为pH较低时,降解过程中生成的I-吸附在催化剂表面,覆盖活性位点,抑制了催化剂的加氢脱碘活性。(2)以Pd为活性金属,杂氮碳量子点(N-doped Carbon Quantum Dots,NCQDs)为氮源,合成了 Pd-N/SBA-15催化剂,并将其用于2,4-D的液相催化加氢脱氯反应。同时采用浸渍法合成了 SBA-15和NCQDs修饰的SBA-15负载的Pd催化剂作为对比催化剂。结果表明,Pd与NCQDs选择性结合形成了更小的Pd粒径、更高的分散度以及更强的金属-载体相互作用。Pd颗粒尺寸随NCQDs负载量的增加先减小后增大,其中,Pd(1.5)-N(2)/SBA-15中Pd粒径最小,分散度最高,并具有较高的2,4-D加氢脱氯活性。2,4-D液相加氢脱氯反应符合Langmuir-Hinshelwood模型,反应物在催化剂表面的吸附是反应的控制步骤。2,4-D加氢脱氯通过逐步法和一步法两种方式进行,其中一步脱氯占主导地位。由于空间位阻作用,2,4-D中对位C1原子较邻位C1原子更易被氢取代。单位Pd活性位点的初活性随Pdn+比例的增加而增加,并在Pdn+/Pd0高于1.20时保持稳定,说明Pdn+对C-C1键的活化作用在2,4-D加氢脱氯反应中起着更关键作用。Pd(1.5)-N(2)/SBA-15对2,4-D加氢脱氯活性随pH的升高而降低,是由于高pH条件下,去质子化的反应物与带负电的催化剂表面发生静电排斥作用,吸附受到抑制,从而降低了催化活性。(3)以Pt为活性金属,采用离子交换法合成Pt/NaY,并以此为模板,经糠醇填充、化学气相沉积、去模板等过程合成有序微孔碳(Zeolite Templated Carbon,ZTC)负载的Pt催化剂Pt/ZTC,并将所合成的催化剂应用于ICM的液相催化加氢脱碘反应。同时采用浸渍法合成ZTC和AC负载的Pt催化剂作为对比。结果表明,由于微孔碳对Pt颗粒的限域效应,原位化学气相沉积法合成的Pt/ZTC具有更高的Pt分散度和较小的Pt颗粒尺寸。随着化学气相沉积温度的升高,催化剂中含氧官能团减少,Pt颗粒增大,金属-载体相互作用减弱。ICM加氢脱碘过程是逐步进行,符合Langmuir-Hinshelwood模型,即ICM表面吸附是反应的速率控制步骤。随着气相沉积温度升高,Pt/ZTC对ICM催化加氢脱碘反应活性降低。在ICM加氢脱碘反应中,Ptn+对C-I键的活化作用比Pt0对H2的活化作用更重要。随着反应pH的升高,催化剂对ICM的脱碘活性增加,这是由于较高的pH抑制了碘离子在催化剂表面的吸附作用。此外,由于微孔孔道对Pt颗粒的限域作用,催化剂具有较高的催化稳定性:在重复使用4次之后,Pt/ZTC催化剂仍能保持初始反应活性的85%。(4)以Rh为活性金属,首先采用化学还原法合成不同尺寸的Rh纳米颗粒,然后采用自组装法将其封装于中孔氧化硅球(Mesoporous Silica Sphere,mSiO2)中,合成了 Rh@mSiO2催化剂,并将其用于碘海醇(Iohexol,IOH)的液相催化加氢脱碘反应。同时,采用浸渍法和共浸渍法合成了 mSiO2负载的Rh催化剂作为对比。催化剂的表征结果显示,自组装法合成的催化剂中,Rh纳米颗粒集中分布于mSiO2孔道内部,且比浸渍法合成的催化剂表现出更高的Rh分散度以及更高的IOH加氢脱碘活性。IOH加氢脱碘是逐步进行的,符合Langmuir-Hinshelwood模型,说明反应受IOH在催化剂表面的预吸附过程控制。IOH的液相催化加氢脱碘反应随催化剂中Rh颗粒尺寸的增大呈现先增加后减小的趋势,这是由于较小的Rh颗粒与IOH见存在较强吸附能力,覆盖反应活性位点,抑制反应的进行;随着粒径的增大,这种吸附作用减弱,但是活性位点数减少,同样不利于反应的进行。此外,由于孔道的限域作用,Rh@mSiO2具有较高的稳定性,经过6次循环利用后,催化剂仍能保持初始反应活性的86%。