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重金属由于其毒性高，生物难降解性使得重金属污染日益严重，其中六价铬(Cr(VI))污染在所有重金属污染中排第二，仅次于铅。而三价铬(Cr(III))是人体生命活动中重要微量元素，Cr(III)的迁移性也较Cr(VI)弱。贵金属钯(Pd)在催化甲酸(HCOOH)还原Cr(VI)方面具有较高的活性。但是，钯纳米粒子(Pd NPs)在实际应用中容易团聚、脱落从而导致循环性能较差。基于此，本论文合成N掺杂碳材料包裹Pd负载四氧化三铁(Fe3O4/Pd@N-C)核壳纳米粒子，以Cr(VI)还原Cr(III)为反应模型，测试Fe3O4/Pd@N-C核壳纳米粒子的催化性能。本论文共分两部分：
第一部分：主要阐述了Fe3O4/Pd@N-C核壳纳米粒子的合成方法及其表征结果。以六水氯化铁(FeCl3 . 6H2O)为铁源，以多巴胺为碳源、氮源，通过共沉淀法、层层组装法及高温碳化法来合成Fe3O4/Pd@N-C核壳纳米粒子。催化剂合成过程利用了聚多巴胺本身的还原性能，没有额外加入其他还原剂，操作简单。表征结果表明：催化剂平均粒径为300nm，具有明显的立方核壳结构，PdNPs均匀地负载于Fe3O4表面。Fe3O4/Pd@N-C核壳纳米粒子比碳化前具有更大的比表面积(110.77 m2 g-1)，孔体积(0.085 cm3 g-1)。
第二部分：研究了不同碳化温度、不同的Pd负载率、不同的反应温度对Fe3O4/Pd@N-C核壳纳米粒子催化HCOOH还原Cr(VI)性能的影响。在最佳实验条件下，完全还原Cr(VI)所用时间为3min，TOF值为3.11min-1。根据不同碳化温度下的催化剂的表征结果，得出碳壳厚度、氮类型、比表面积和PdNPs的分散性共同影响催化剂的催化性能。此外，由于磁性Fe3O4的存在，使得Fe3O4/Pd@N-C核壳纳米粒子易于被磁体分离。由于N掺杂碳层保护作用，PdNPs稳定分散于Fe3O4表面，使得催化剂具有良好稳定性。研究表明反应机理为PdNPs催化HCOOH产生氢气和二氧化碳气体，产生的氢气用于还原Cr(VI)。
第一部分：主要阐述了Fe3O4/Pd@N-C核壳纳米粒子的合成方法及其表征结果。以六水氯化铁(FeCl3 . 6H2O)为铁源，以多巴胺为碳源、氮源，通过共沉淀法、层层组装法及高温碳化法来合成Fe3O4/Pd@N-C核壳纳米粒子。催化剂合成过程利用了聚多巴胺本身的还原性能，没有额外加入其他还原剂，操作简单。表征结果表明：催化剂平均粒径为300nm，具有明显的立方核壳结构，PdNPs均匀地负载于Fe3O4表面。Fe3O4/Pd@N-C核壳纳米粒子比碳化前具有更大的比表面积(110.77 m2 g-1)，孔体积(0.085 cm3 g-1)。
第二部分：研究了不同碳化温度、不同的Pd负载率、不同的反应温度对Fe3O4/Pd@N-C核壳纳米粒子催化HCOOH还原Cr(VI)性能的影响。在最佳实验条件下，完全还原Cr(VI)所用时间为3min，TOF值为3.11min-1。根据不同碳化温度下的催化剂的表征结果，得出碳壳厚度、氮类型、比表面积和PdNPs的分散性共同影响催化剂的催化性能。此外，由于磁性Fe3O4的存在，使得Fe3O4/Pd@N-C核壳纳米粒子易于被磁体分离。由于N掺杂碳层保护作用，PdNPs稳定分散于Fe3O4表面，使得催化剂具有良好稳定性。研究表明反应机理为PdNPs催化HCOOH产生氢气和二氧化碳气体，产生的氢气用于还原Cr(VI)。