南開團(tuán)隊在臭氧污染物的超低溫治理領(lǐng)域獲新進(jìn)展
【谷騰環(huán)保網(wǎng)訊】南開大學(xué)電子信息與光學(xué)工程學(xué)院王衛(wèi)超教授課題組面向國家臭氧污染嚴(yán)峻形勢以及“雙碳”戰(zhàn)略重大戰(zhàn)略需求，首次在三元氧化物催化劑莫來石YMn2O5上實現(xiàn)無能耗超低溫(-40oC-室溫)臭氧分解,。該成果的推廣應(yīng)用將為目前新型大氣污染物臭氧在超低溫環(huán)境下的降解提供有力的技術(shù)支撐,，并在商業(yè)航空等領(lǐng)域發(fā)揮積極作用。介紹該工作的論文日前發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊Environmental Science & Technology上,。
隨著我國“十四五”規(guī)劃將大氣污染控制的重點從PM2.5轉(zhuǎn)向VOCs和O3,，開發(fā)零能耗分解O3的催化劑至關(guān)重要。目前廣泛研究的催化材料無法滿足極低溫環(huán)境下（-40oC-室溫）的催化需求,。因此，設(shè)計滿足國家“雙碳”要求的復(fù)雜環(huán)境下零能耗分解臭氧的催化劑具有重要的環(huán)境意義與科學(xué)價值,。研究表明,，得益于莫來石獨特的對稱結(jié)構(gòu)和表面適宜的Mn-O鍵結(jié)合強度，YMn2O5可以在極低的過渡態(tài)勢壘（0.29 eV）下將臭氧高效分解為氧氣,，并能在高濃度（120 ppm）,、高空速（600,000mL·g-1·h-1）、超低溫（-40oC-室溫）,、高濕度（RH=90%）環(huán)境下長時間（100h）保持穩(wěn)定,。
圖1.YMn2O5高效催化高濃度臭氧分解為氧氣，并能在超低溫（a）及高濕度（b,c）環(huán)境下長時間保持穩(wěn)定,。（120ppm O3/Air,，質(zhì)量空速WHSV=600,000mL·g-1·h-1，RH：相對濕度）
圖2.（a）莫來石單胞,，（b）合成粉末電鏡圖以及（c）基于莫來石催化材料的部分工業(yè)產(chǎn)品
從2019年開始,，基于莫來石催化材料，王衛(wèi)超教授課題組布局了臭氧的零能耗分解方向,。目前,，團(tuán)隊已經(jīng)實現(xiàn)了該材料的宏量制備，可滿足各類工業(yè)應(yīng)用需求,。期待在“雙碳”背景下,，莫來石催化劑能夠?qū)δ壳按髿馕廴疚锍粞醯慕到馓峁┍匾募夹g(shù)支撐。
論文第一作者為電子信息與光學(xué)工程學(xué)院博士生萬翔和王麗靜,，王衛(wèi)超教授為通訊作者,，南開大學(xué)為第一完成單位。
該研究得到了國家自然科學(xué)基金委,，深圳市科技創(chuàng)新委員會,，移動源排放控制技術(shù)國家工程實驗室，國家環(huán)境保護(hù)惡臭污染控制重點實驗室,，天津市杰出青年學(xué)者基金的資助,。
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