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2023-03-24
顆粒在線訊：近日，中國科學院青島生物能源與過程研究所多相催化轉化研究組研究員李學兵團隊聯(lián)合中國石油大學（華東）教授柳云騏團隊，在丙烷光熱協(xié)同催化氧化方面取得進展，制備出具有優(yōu)異丙烷氧化熱活性和光熱活性的催化劑。
前期研究采用了各種方法，但錳氧化物的T90溫度仍在250℃左右，無法突破低溫瓶頸（Appl.Catal. B: Environ.、Fuel）。因此，科學家嘗試通過光熱協(xié)同催化實現(xiàn)低溫催化的突破。
本工作通過表面缺陷增強光熱催化丙烷氧化性能，研究發(fā)現(xiàn)，與使用還原蝕刻劑尿素和維生素C相比，通過尿素-H2O2處理的δ-MnO2（MnO2-H）表現(xiàn)出優(yōu)異的丙烷氧化熱活性（T90=240℃）和光熱活性（T90=198℃）。尿素-H2O2處理提供了更多的表面Mn4+-Osur活性位點，增強了催化劑的低溫還原性能。同時，刻蝕劑的處理使MnO2帶隙寬度增加，增強了可見光吸收能力和光熱轉化效率，提高電荷分離和超氧化物物種生成能力。本工作還提出了光熱協(xié)同催化機理，光激發(fā)產(chǎn)生的電子可以在較低溫度下將氧分子活化為超氧化物自由基，可直接與丙烷和中間體反應，降低了活化能勢壘。該工作為高效過渡金屬氧化物催化劑的合理設計提供了新見解，利于闡釋光熱催化去除VOCs的機理。
相關研究成果發(fā)表在《膠體和界面科學雜志》（Journal of Colloid and Interface Science）上。研究工作得到國家自然科學基金、山東能源研究院創(chuàng)新基金、省部共建生物多糖纖維成形與生態(tài)紡織國家重點實驗室開放課題等的支持。
青島能源所等提出高效光熱協(xié)同催化氧化VOCs機理
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