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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