人類(lèi)社會(huì)目前面臨著日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題和能源短缺。目前如何使用V基催化劑(并且V的含量小于2 %),在比較低的溫度(<150 ℃)得到比較高的NH3-SCR催化活性仍然是個(gè)非常大的挑戰(zhàn)。
有鑒于此,中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)化所宋術(shù)巖、張一波、中國(guó)科學(xué)院贛江創(chuàng)新研究院劉凱杰等報(bào)道V基催化劑(V的含量1.36 %)在弱電流幫助下,能夠在比較低的溫度將NOx完全轉(zhuǎn)化為N2,在145 ℃的TOF達(dá)到1.97×10-3 s-1。
本文要點(diǎn)
(1)
這種催化活性得以改善的原因是由于弱電流增強(qiáng)效應(yīng)(而不是電場(chǎng)增強(qiáng)),這種弱電流能夠?qū)⒋呋w系的能量消耗降低90 %。
(2)
通過(guò)一系列表征和DFT理論計(jì)算進(jìn)行機(jī)理研究,說(shuō)明電子更多的分布在V單原子附近,增加反鍵軌道內(nèi)的電子,因此降低V-O化學(xué)鍵的強(qiáng)度,加快氧原子的循環(huán)生成。這種新穎的電流助力催化有可能應(yīng)用于其他環(huán)境和能源催化領(lǐng)域。
參考文獻(xiàn)
Zheng, D., Liu, K., Zhang, Z. et al. Essential features of weak current for excellent enhancement of NOx reduction over monoatomic V-based catalyst. Nat Commun 15, 6688 (2024)
DOI: 10.1038/s41467-024-51034-0
https://www.nature.com/articles/s41467-024-51034-0