研究构筑新型整体式催化剂高效降解甲苯污染

中国科学院地球环境研究所空气净化新技术团队在甲苯污染控制热催化氧化技术取得新进展，提出全新的原位熔融盐负载策略，首次同步实现了二维Co3O4的构建及其在Fe泡沫载体表面的生长，成功制备具有独特结构的整体式催化剂Co3O4/Fe-S。近日该研究成果发表于Environment Science & Technology上。

甲苯作为一种典型的挥发性有机污染物，具有很高的大气臭氧和二次有机气溶胶生成潜势，危害大气环境和人类健康。热催化氧化技术是最有效的甲苯污染控制技术之一，传统整体催化剂的制备方法通常将催化剂粉末混合粘合剂进而涂覆在载体表面，存在工艺繁琐、活性成分利用率低，及长期运行后催化剂脱落等问题。

中国科学院地球环境研究所空气净化新技术团队此次研究进展具有步骤简单、反应时间短、能耗低（无需额外煅烧）、不产生废水、反应体系可循环性利用等优点。与负载Co3O4纳米立方体的Fe泡沫相比，Co3O4/Fe-S催化性能显著提高，90%甲苯转化率对应温度降低了44℃。像差校正的扫描透射电镜和理论计算显示，Co3O4/Fe-S具有丰富的二维Co3O4/Fe3O4复合界面，可促进活性位点的构建与暴露，增强氧活化和甲苯化学吸附，并通过L-H和MvK机制加速反应中间物种的转化。整体式催化剂活性组分的生长机理表明，在熔融盐中Fe泡沫表面生长的二维Fe3O4可原位诱导二维Co3O4的生长，促进二维Co3O4/Fe3O4复合界面形成。研究为制备高效的整体式催化剂及活性位点调控提供了全新的思路。

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相关论文信息：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.4c04157