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    我國學者在環境污染控制界面化學研究方面取得重要進展

    日期 2019-04-12   來源:化學科學部   作者:汪美貞 莊乾坤 陳擁軍  【 】   【打印】   【關閉

    圖. 嵌鉀離子α-MnO2在NH3-SCR中的轉化效率及機制

      在國家自然科學基金項目(批準號:21722702,21872102)資助下,南開大學環境科學與工程學院展思輝課題組在環境污染控制界面化學研究方面取得重要進展。研究成果以“The Role of Alkali Metal in α-MnO2 Catalyzed Ammonia-Selective Catalysis”(堿金屬離子在α-MnO2選擇性催化還原氮氧化物反應中的作用)為題,于2019年3月18日在線發表在Angewandte Chemie International Edition(《德國應用化學》)上。論文鏈接:https://doi.org/10.1002/anie.201901771。

      氨氣選擇性催化還原(NH3-Selective Catalytic Reduction, NH3-SCR)是目前世界上應用最多、最有成效的煙氣脫硝技術之一。但是,在此催化還原過程中,堿金屬離子容易與催化劑活性位發生反應,改變活性位結構、致使催化劑失活,其中堿金屬離子致催化劑失活是該技術的關鍵瓶頸之一。為了突破這一技術瓶頸,南開大學展思輝課題組通過“以毒攻毒”的策略,率先在催化劑α-MnO2孔道中嵌入堿金屬離子K+。K+在α-MnO2孔道中與O原子配位形成一種弱相互作用,導致表面的Mn、O原子電荷發生重排,使催化劑表面五配位不飽和Mn5c(Lewis酸位點)位點形成缺電子結構,增強了表面Lewis酸性位點,促進了NH3吸附和活化,從而大大提高了α-MnO2選擇性催化還原氮氧化物的效率。

      該研究不僅提供了一種提高催化劑反應活性的有效策略,而且從原子水平闡述了催化劑表面活性位點和催化活性之間的關系,是界面化學在環境污染控制領域的成功應用。




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