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2023-03-24
顆粒在線訊：近日，中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過程研究所多相催化轉(zhuǎn)化研究組研究員李學(xué)兵團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國(guó)石油大學(xué)（華東）教授柳云騏團(tuán)隊(duì)，在丙烷光熱協(xié)同催化氧化方面取得進(jìn)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(wú)法突破低溫瓶頸（Appl.Catal. B: Environ.、Fuel）。因此，科學(xué)家嘗試通過光熱協(xié)同催化實(shí)現(xiàn)低溫催化的突破。
本工作通過表面缺陷增強(qiáng)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(diǎn)，增強(qiáng)了催化劑的低溫還原性能。同時(shí)，刻蝕劑的處理使MnO2帶隙寬度增加，增強(qiáng)了可見光吸收能力和光熱轉(zhuǎn)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(jī)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(yīng)，降低了活化能勢(shì)壘。該工作為高效過渡金屬氧化物催化劑的合理設(shè)計(jì)提供了新見解，利于闡釋光熱催化去除VOCs的機(jī)理。
相關(guān)研究成果發(fā)表在《膠體和界面科學(xué)雜志》（Journal of Colloid and Interface Science）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)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(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(jī)理
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