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大气环境与生物能源团队刘庆岭教授在挥发性有机污染物(VOCs)处理领域取得重要进展

发布时间:2022-06-19

近日,我院大气环境与生物能源团队刘庆岭教授在国际高水平期刊《Environmental Science & Technology在线发表了题为《Acid Etching-Induced In Situ Growth of λ-MnO2 over CoMn Spinel for Low-Temperature Volatile Organic Compound Oxidation》(DOI: 10.1021/acs.est.2c02483)的文章。环境学院硕士生单苍鹏为论文第一作者,天津大学环境学院为第一署名单位。

近年来,大气污染日益严重,雾霾、光化学烟雾、臭氧等问题已经引起国内外广泛关注。在PM2.5和O3协同控制与减污降碳的背景下,“十四五”规划将挥发性有机污染物(VOCs)列入大气环境质量的约束性指标,VOCs污染防治成为大气污染控制的关键与重点。

催化氧化法因具备净化效率高、能耗低、副产物少等优点,而被认为是最具有工业应用前景的VOCs处理技术之一,该方法的核心问题是设计稳定高效的催化剂。目前工业应用的催化剂主要为贵金属催化剂,贵金属催化剂虽然催化活性优异,但因其具有成本昂贵、稳定性差、易中毒等缺点限制了其进一步应用。而过渡金属氧化物价格低廉且来源广泛,因此许多研究集中在提高过渡金属氧化物催化剂的催化性能,以获取贵金属催化剂的替代品。

VOCs在过渡金属氧化物上的降解主要遵循Mars-van Krevelen(MvK)机理,这一机制的关键步骤是VOCs分子吸附在催化剂表面并与表面晶格氧反应。该团队从VOCs的反应机理出发,通过简单的酸刻蚀策略,设计了λ-MnO2原位生长在CoMn尖晶石表面的过渡金属氧化物催化剂。该催化剂对多种典型VOCs(丙酮、苯、甲苯、乙酸乙酯、丙烷)均显示出优异的催化性能,并具有良好的稳定性和抗水性。该策略主要通过酸刻蚀引起的表面键断裂激活表面晶格氧物种,有望拓宽过渡金属氧化物在VOCs去除领域的应用。

刘庆岭教授团队长期致力于大气污染控制领域的研究,在挥发性有机物处理和移动源尾气治理方面取得了一系列研究成果,近五年在ACS Catal., Environ. Sci. Technol., Appl. Catal. B, Chem. Eng. J., Green Chem., ChemSusChem, Appl. Surf. Sci., Chemosphere, Langmuir等国际期刊发表论文100余篇。

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