氯代有机物是一类重要的化工原料和产品,被广泛用于医药、农药、印染和橡胶生产等行业,但大规模的使用导致生态环境中（特别是水体）氯代有机物的暴露水平提高。这些含氯有机物化学结构稳定,难降解,易生物富集,并且具有致畸,致癌,致突变等危害,对动植物的健康构成巨大威胁。相比于传统脱氯技术,电催化氢化还原脱氯技术（Electrocatalytic hydrodechlorination,简称EHDC）由可再生能源驱动反应,无需外加化学试剂,反应效率高,无二次风险低,因此具有广阔的应用前景。金属钯（Pd）因其能够在较宽的pH范围内高效,持久地从水溶液中产生原子态氢（H^*）以氢解C-Cl键,成为一种重要的EHDC反应催化剂。但Pd为贵金属,储量少,价格高昂,难以实现大规模应用。将Pd负载在三维多孔导电材料上（如泡沫金属）是提升Pd质量活性的重要策略,其能有效增大Pd颗粒分散度,强化污染物传质扩散,促进EHDC反应。本论文开发了Pd/MnO₂纳米阵列-泡沫镍金属（Pd/MnO₂-Ni foam）三维多孔电极。首先通过水热法在泡沫镍上沉积锰氧化物,使用恒电流电解阴极还原MnO₂-Ni泡沫电极引入氧空位后将电极浸入钯前驱体溶液使用化学镀的方法沉积Pd颗粒制备得到Pd/MnO₂-Ni泡沫电极。以2,4-二氯苯酚（2,4-DCP）为目标污染物进行了电催化氢化还原脱氯研究。Pd/MnO₂-Ni泡沫电极在120 min对目标污染物降解效率达到98.7%,电流效率达到24%,经核算Pd质量活性为0.883 min^-1mmol _Pd^-1远高于文献报道水平。反应过程中,49.06%±5%的2,4-DCP转化为苯酚（P）,另外50%左右的2,4-DCP被深度还原。另外,稳定性实验表明该电极能够在反应过程中保持稳定（5次循环后活性保持在95%）。利用MTT法进行的生物毒性试验显示使用Pd/MnO₂-Ni泡沫电极进行EHDC反应后能显著降低其生物毒性,细胞存活率提升至95%左右。对于EHDC反应而言,反应环境中的各个因素都将影响其EHDC效率。本文探究部分环境因素对EHDC反应的影响,分析总结了各个因素与EHDC效率之间的关系。在恒电位模式下评估了工作电位对EHDC活性的影响,过低的阴极电位影响原子态H^*的产生,过高的阴极电位则会加速析氢反应抑制EHDC反应,在阴极电位为-0.8 V vs.Ag/AgCl取得最佳的EHDC速率。溶液pH同样也会对反应产生影响,最佳pH为2.0。研究了共存离子对EHDC效率的影响,结果显示还原性硫化物(S^2-、SO₃^2-)和亚硝酸盐会对EHDC反应产生影响。S^2-的影响最为显著,1mM的S^2-使电极完全失活,1mM的SO₃^2-和2.5mM的NO₂^-使EHDC效率分别从100%下降至48.3%和49.6%,硝酸根和氯离子则对EHDC效率未产生影响。构建连续流系统测试了Pd/MnO₂-Ni泡沫电极EHDC性能,结果显示电极活性与水力停留时间和阴极电位有关。EHDC效率随着工作电压上升呈现先上升后下降的趋势,最佳活性在-0.8 V vs.Ag/AgCl取得为75.3%。随着水力停留时间从66.6分钟降低到10.5分钟,EHDC效率从97.8%下降到71.4%,但单位时间去除的2,4-DCP总量呈现出增长的趋势。探究了MnO₂引入提升Pd/Ni泡沫电极EHDC活性机理。SEM、TEM和循环伏安扫描结果显示在MnO₂纳米片阵列上沉积Pd纳米颗粒,可以最大程度地减小Pd颗粒粒径并改善其在电极上的分散性,提高了每个Pd纳米颗粒中暴露的Pd原子的比例,从而提高了电极EHDC效率和Pd的质量活性。线性伏安扫描结果显示Pd/MnO₂-Ni泡沫电极产生H^*所需工作电位更正,表明其产生H^*能力更强。除此以外,MnO₂能够容纳在Pd表面上连续产生的H^*,并将其扩散到整个电极上进行EHDC反应。这种独特的功能将反应区域扩展到了Pd之外,减弱了Pd表面上H*的积累,提升了H^*的利用。本文使用廉价的MnO₂对常规Pd/Ni阴极进行改性,研究了其电催化氢化还原脱氯的机理,提出了多价态过渡金属氧化物的引入能够引起Pd基阴极的氢溢流效应从而提升Pd的质量活性和EHDC的电流效率。总体而言,本文的研究结果将为后续开发新型高效的钯基阴极材料以及EHDC的实际应用提供理论支持。