高氯酸盐的大规模使用及自然过程生成使得高氯酸盐污染普遍存在，其性质稳定、难于挥发且极易溶于水，是一种广泛存在于地下水和地表水体中的持久性有毒污染物。通过饮用水和食物链进入人体的高氯酸盐可竞争性地抑制人体甲状腺对碘离子的吸收，导致甲状腺荷尔蒙生成量的减少，干扰人体正常的新陈代谢，影响胎儿、婴儿和儿童的生长发育尤其是大脑组织的发育。近十多年来，高氯酸盐的水体污染引起了国际尤其是美国环境学家和卫生学家的极大重视。有关水体中高氯酸盐污染物的去除技术已有很多研究，目前最常用的技术主要局限于离子交换法和微生物修复法。离子交换法只是简单地将高氯酸盐进行浓缩或转移，并没有将其从环境中彻底还原去除:微生物修复法能够彻底降解高氯酸盐，但其启动时间长，且微生物污染所带来的公共安全问题使得其应用受到限制。高氯酸盐具有极高的活化能使得许多常用的化学修复技术，如纳米铁修复技术都无法发挥作用。开发出一种合适的催化剂对于具有极高活化能的高氯酸盐的化学还原具有重要意义，而目前高氯酸盐的催化还原多为均相催化还原，即高氯酸盐、还原剂和催化剂同处于一个体系中，这就使得还原剂与催化剂从体系中的分离变得十分困难；如果是水相，未能分离出去的还原剂和催化剂就会给水体带来二次污染。鉴于此，美国伊利诺伊大学香槟分校化学系John Shapley课题组开发出了一种以高铼酸根为前驱体，Pd/C为载体的第一代双功能固体催化剂ReO-Pd/C，以氢气为还原剂，实现了高氯酸盐的多相催化还原降解，该体系的主要优点包括：首先，有效的催化剂的引入使得具有极高稳定性的高氯酸盐在常温常压下的降解变为可能；其次，以氢气作为还原剂，高氯酸盐的还原产物为无害的Cl-和H2O，不会对原水产生任何污染；再次，多相催化剂本身为固体，易于从水体中分离，避免带来二次污染。本文在此研究的基础上，相继开发出第二代配体改进型ReO-Pd/C催化剂和价格低廉且具有更高生物可兼容性的第三代MoO-Pd/C催化剂，为进一步实现高氯酸盐的高效低廉无害化提供了巨大潜力，本文的主要研究结论包括：　　 1．利用Pd/C作为载体，在Abu-Omar等人的最新研究基础上，成功将能够催化还原高氯酸盐的均相体系转化为多相体系，即以Re(V=O配合物(Re(O)(hoz)2Cl)为前驱体采用多次浸渍法和吸附法制备固相ReO-Pd/C催化剂，以氢气替代有机硫作为还原剂实现多相催化还原去除水体中的高氯酸盐，与第一代催化剂相比，催化剂的活性和稳定性明显提高。　　 2．基于以Re(O)(hoz)2Cl作为前驱体的研究，通过不同的制备方法所得催化剂活性对比，发现催化剂的活性与催化剂表面Re的氧化程度有关，通过氢气还原条件保护[Re(O)(hoz)2]+配合物的完整性，可以最大限度提高催化剂的活性。　　 3．基于以Re(O)(hoz)2Cl作为前驱体的研究，我们通过将ReO4-+配体+Pd/C简单混合，发现在氢气的还原条件下，原位生成的配体改进型ReO-Pd/C双金属催化剂可以实现高氯酸盐高效还原，这种原位制备的配体改进型ReO-Pd/C双金属催化剂避免了繁琐的配合物制备过程，并为催化体系的优化提供了便利。　　 4．配体的引入加速了Pd/C对高铼酸根的吸附，提高了催化剂降解高氯酸盐的效率；不同配体对于系统的促进作用不同，不饱和的芳香胺，如吡啶，对催化剂系统的改进效果优于其对应的饱和胺，如哌啶。双齿的2，2’-联吡啶对催化剂的效果几乎是单齿吡啶的两倍；结构稳定的配体生成的催化剂比不太稳定的配体生成的催化剂活性高；当采用结构较大的配体时，明显的位阻效应阻碍了催化剂活性的发挥。　　 5．一组给电子能力逐渐增强的4-取代吡啶配体(4-Py-X,X=H，Me，OMe，NMe2)对高氯酸盐催化活性的影响表明，催化剂降解高氯酸盐的活性与配体的给电子能力直接相关，配体的给电子效应对促进氧原子转移反应起到了重要作用。　　 6．催化剂降解氯酸盐的速度远远大于其用于高氯酸盐的降解，所有的高氯酸盐和氯酸盐的降解都遵循准一级反应速率模型，整个反应过程中，除了氯离子以外，没有检测到任何其它的中间产物，表明第一个氧原子转移反应是整个高氯酸盐降解的限速步骤。　　 7．详细研究了两种典型配体（单齿配体DMAP和双齿配体2，2’-联吡啶）对体系的促进作用，通过不同L：Re摩尔比例的实验研究表明，在载体的表面形成了一种主导活性配合物，这个活性配合物有着特定的L-Re配比；两种体系降解高氯酸盐对pH值均有很强的依赖性，由此提出质子在氧原子转移反应过程中的辅助作用。　　 8．在所测试的配体中，活性最高的是由单齿配体DMAP改进的ReO-Pd/C催化剂，与不加配体的体系相比，催化剂的活性提高了100倍之多。高pH值条件下，催化剂的活性和稳定性、长效性、共存离子干扰影响以及高盐条件下高氯酸盐的催化降解研究表明该体系具备实际修复高氯酸盐的潜力。目前，该成果最适合在酸性高氯酸盐离子交换洗脱液的催化降解或者直接催化再生吸附有高氯酸盐的离子交换树脂催化降解的实际应用中。　　 9．本文首次以价格低廉且具有生物可兼容性的Mo替代Re生成配体改进型MoO-Pd/C催化剂，即在吡啶配体的辅助和氢气的还原条件下，一系列钼酸盐(Na2MoO4，(NH4)6Mo7O24，H3PMo12O40,H4SiMo12O40)可以作为前驱体负载到Pd/C材料上，从而生成一种有效的还原降解高氯酸盐的双功能催化剂，DMAP改进的MoO-Pd/C催化剂是第一代ReO-Pd/C催化剂活性的10倍。　　 10. MoO-Pd/C催化剂的活性同样与配体的性质相关，随着配体给电子能力的增强(4-Py-X:X=H，CH3，OCH3，N(CH3)2)而增强，支持了氧原子转移反应是MoO-Pd/C催化剂降解高氯酸盐限速步骤的机理。