本報訊(記者李晨)太原理工大學教授張國杰團隊與合作者在煙氣凈化領域取得突破,成功開發出一種新型錳摻雜銅鐵基催化劑。該催化劑在低溫環境下能高效協同去除氮氧化物和一氧化碳,并展現出優異的抗硫抗水性能,為鋼鐵行業實現超低排放提供了創新解決方案。相關研究成果近日在線發表于《美國化學會-催化》。
鋼鐵生產是空氣污染的主要來源之一。其燒結過程中產生的煙氣含有大量的二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳等污染物,對環境造成嚴重影響。為了應對這一挑戰,當前普遍采用氨選擇性催化還原技術和傳統的礬鎢鈦催化劑。然而,傳統催化劑在低溫下活性不足,并且存在高溫操作的能量消耗問題。 研究人員通過摻雜Mn元素,成功改善了Cu3Fe1-LDHs催化劑的性能,在低溫和富氧條件下表現出氮氧化物和一氧化碳轉化率的雙重提升,尤其是在低溫下展現出優異的催化活性。 通過理論計算和一系列表征技術,研究團隊進一步揭示了Mn摻雜對催化劑化學結構的影響。研究結果表明,Mn摻雜顯著增強了催化劑的電子轉移能力,促進了Cu離子和Fe離子之間的相互作用,進一步提高了催化劑的吸附能力和反應性。 該研究還發現,Mn摻雜增強了催化劑的表面酸性,從而減少了二氧化硫的吸附以及硫酸鹽的生成,提升了催化劑在含硫廢氣中的穩定性和長期使用性能。該成果不僅為低溫催化技術提供了新思路,也為高硫煙氣環境下的污染治理開辟了路徑,具有重要的環保與經濟價值。 相關論文信息: https://doi.org/10.1021/acscatal.4c07193 《中國科學報》 (2025-04-07 第3版 綜合)
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