环境材料开发研究所在VOCs氧化的金属氧化物催化剂研发上取得研究进展

发布者:牛海涛 发布时间:2021-01-15 浏览次数:799


VOCs(挥发性有机物)来源广泛,涉及的企业和门类众多,是大气中形成PM2.5和臭氧的重要前驱体,亟需发展高效的治理技术,改善大气环境质量,实现精准治污和科学治污。在众多VOCs净化技术中,催化氧化因能耗相对较低,处理效率较高,能够把VOCs深度氧化成CO2H2O等无污染分子而备受青睐,而发展高效的非贵金属催化剂是该项技术的关键。近期团队分别基于形貌、氧空位和生物质官能团的调控策略,获得了低温氧化性和热稳定性优良的CuCoMn基金属氧化物催化剂,具体工作如下:

  1、采用水热法合成了表面富集WO3Ce-Cu-W-O微球催化剂,并诱导生成了细小CuO晶粒,可同步提高催化剂的酸性和氧化还原性,因此提高了催化剂对氯乙烯良好的深度氧化能力,该研究成果发表在Chinese Journal of Catalysis 2020 (41) 1864-1872 (化学一区, IF = 6.1)

  通过同轴静电纺丝技术合成了核壳CeO2@Co3O4纳米纤维催化剂,既发挥了CeO2的储释氧能力,又把活性Co物种暴露在催化剂的表面,进而实现了对丙烷高效的催化氧化能力,该研究成果发表在Journal of Hazardous Materials 2021 (406) 124695 (环境科学与生态学一区, IF = 9.0)

  利用简便的反相共沉淀法合成由Co-Mn固溶体组成的核壳多孔Co2Mn1Oδ催化剂,特殊的纳米结构诱发形成了更多的表面活性Co3+和表面吸附氧,从而表现出对丙烷优异的低温催化氧化性能,该研究成果发表在ACS Sustainable Chemistry & Engineering 2020, 8, 5787-5798 (化学一区, IF = 7.6)

2、采用溶胶凝胶法,制备了少量P掺杂改性的LaCoO3催化剂,结果表明适当量的P添加可以促进LaCoO3钙钛矿纯相的形成,并进入到钙钛矿的B位,不仅优化了表面Co价态的分布,同时增加了氧空位和表面酸性,进而表现出对丙烷良好的深度氧化能力,该研究成果发表在ACS Applied Materials & Interfaces 2020 (12) 23789-23799 (工程技术一区, IF = 8.7)

3、利用毛竹粉富含的COO-, -C-O-, -C=O等含氧官能团,通过简易的碱洗和酸洗组合增加了羧基官能团的数量,并释放了羧基端头占位的少量碱金属离子,增强了溶液中羧基对Mn离子的络合作用,进而制备了细小晶粒的MnOx催化剂,并利用焙烧过程中生物质碳的还原性改善了Mn的价态分布,最终实现了对丙烷的高效低温催化氧化性能,该研究成果发表在ACS Sustainable Chemistry & Engineering 2020 (8) 11466-11455 (化学一区, IF = 7.6)

以上研究成果主要完成的研究生为冯晓珊博士生、林代峰博士生、郑颖滨硕士生和吴恩惠硕士生,通讯作者含陈庆华教授、钱庆荣研究员、罗永晋教授,得到了国家重点研发计划(2019YFC1904500)、国家自然科学基金(21875037)、校“宝琛计划青年英才”和福建省新世纪优秀人才计划的支持。


论文链接:

Chinese Journal of Catalysis 2020 (41) 1864-1872

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssuschemeng.0c04412


Journal of Hazardous Materials 2021 (406) 124695

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389420326856?via%3Dihub


ACS Sustainable Chemistry & Engineering 2020, 8, 5787-5798

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssuschemeng.0c01497


ACS Applied Materials & Interfaces 2020 (12) 23789-23799

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.0c01599


ACS Sustainable Chemistry & Engineering 2020 (8) 11466-11455

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssuschemeng.0c04412