沈师大Nano Res.：K-改性MnOδ催化剂：易制备、助烟尘燃烧

柴油不完全燃烧产生的颗粒物造成的空气污染已成为一个严重的环境污染问题，可通过催化燃烧来解决。基于此，沈阳师范大学赵震教授和于学华教授（共同通讯作者）等人报道了利用水热法合成了一系列具有不同微观结构的K改性MnO_δ催化剂。

结果表明，所制备的催化剂对烟灰燃烧具有良好的催化性能，并且可以在低于400 °C的温度下完全氧化烟灰。K_2-xMn₈O₁₆（K-OMS-2）具有优异的NO氧化能力和Mn⁴⁺离子的丰度（Mn⁴⁺/Mn³⁺=1.24），具有良好的氧化还原能力，并且表现出比K₂Mn₄O₈（K-OL-1）更好的烟灰燃烧性能。K-OMS-2的T₁₀、T₅₀和T₉₀温度分别为269、314和346 °C。K-OMS-2催化剂在五次催化循环后也表现出优异的稳定性，T₁₀、T₅₀和T₉₀值分别保持在270±2、316±2和348±3 °C的范围内。

通过DFT计算，作者研究了催化剂表面对O₂、NO和NO₂的吸附，从分子水平上更广泛地了解OMS-2的活性位点。K-OMS-2的(100)面，其相对较低的表面能量使其成为主要的反应表面，被用作计算OMS-2(100)和氧缺陷d-OMS-2(100)表面的化学计量学基础。OMS-2(100)表面含有5配位Mn阳离子（Mn_5c）、2和3配位氧阴离子（O_2c和O_3c）。O_2c氧空位形成能为1.42 eV, O_3c氧空位形成能为2.30 eV，有利于O_2c空位的生成。

对于OMS-2(100)，氧可以吸附在Mn位点上，吸附能为-0.84 eV，键长从1.24变为1.33 Å。d-OMS-2(100)对Mn位点和氧空位的吸附能分别为-0.66和-0.86 eV。O₂的键长由1.24变为1.30 Å，表明氧空位比Mn_5c位点更有效地促进O₂的吸附和激活。在OMS-2(100)和d-OMS-2(100)表面，NO吸附在Mn位点上，吸附能分别为-0.74和-0.82 eV，弱于共吸附氧。OMS-2(100)和d-OMS-2(100)表面的NO₂解吸是吸热的，势垒分别为1.24和0.65 eV，因此NO₂的解吸是速率限制步骤。

K_xMn_yO_δ-t₁₁₀催化剂上的两种活性位点在煤烟氧化过程中起着至关重要的催化作用，即氧空位和Mn空位，氧空位的存在增强了氧的吸附，促进了NO₂的形成和释放，从而提高了催化活性。

K-modified MnO_δ catalysts with tunnel structure and layered structure: Facile preparation and catalytic performance for soot combustion. Nano Res., 2022, DOI: 10.1007/s12274-022-5242-1.

https://doi.org/10.1007/s12274-022-5242-1.

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