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【成果】我院孔洁静博士后在Applied Catalysis B: Environmental杂志发表光热催化净化VOCs机理及其抗积碳性能方面的学术论文
2020-02-23 08:11   审核人:   (阅读)

近日,我院博士后孔洁静等在环境与化工领域顶级期刊Applied Catalysis B: Environmental(IF2018=14.229)上发表了题为“Introduce oxygen vacancies into CeO2 catalyst for enhanced coke resistance during photothermocatalytic oxidation of typical VOCs (APCB, 269 (2020) 118755)”的科研学术论文。该工作首次通过结合氧化还原法与水蒸气处理制备了富含氧空位与弱酸性位的有序多孔CeO2催化剂,进而提高其抗积碳性能,极大促进了其对VOCs的光热催化净化活性与稳定性。这项工作采用的催化剂改性策略有望为高抗积碳性能催化剂的设计与开发开辟一条新途径。

VOCs因其高化学毒性严重危害着人类健康,在现有的催化去除VOCs技术中,催化剂表面积碳仍然是影响其催化长期稳定性的重要因素。形成积碳的主要原因是催化过程产生的活性氧物种不足,导致VOCs分子不能够完全矿化。我们前期研究已证实了光热协同催化能极大促进活性氧物种的生成(Jiejing Kong, et al., J. Catal. 370 (2019) 88-96)。同时也有大量文献也表明引入氧空位能有效提高金属氧化物催化剂对吸附氧/晶格氧的活化能力。但值得注意的是,氧空位往往会充当催化剂的酸性中心,当VOCs分子吸附在强酸位时,容易进一步发生脱氢、环化、缩聚等反应从而形成积碳。掺杂碱金属、高温煅烧和水蒸气预处理等方法虽然能有效降低催化剂表面酸性,但会造成氧空位的损失。因此,如何在维持氧空位数量的同时降低其酸性是提高催化剂抗积碳性能的关键问题之一。安太成教授团队针对这一问题,首次提出将氧化还原法与水蒸气处理结合使用来改性CeO2催化剂。结果显示,我们所制备的CeO2催化剂富含氧空位与弱酸性位。氧空位的引入有效提高了其光吸收能力与光生载流子的分离效率,并促进了活性氧物种的生成;其弱酸性进一步抑制了光热催化过程积碳的形成,实现了对多种VOCs的高效稳定去除。

论文键连网页https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2020.118755


孔洁静,广东工业大学环境健康与污染控制研究院安太成教授团队博士后。2017年于中山大学化学学院获得工学博士学位,师从国家杰青和长江学者纪红兵教授;2019.12至今于法国里昂催化与环境研究所(IRCELYON)进行为期一年的交流学习,合作导师为Christian GEORGE。近五年以第一作者在J.Catal.、Appl.Catal.B-Environ.、Chem.Commun.、Chem.Eng.J.、J.Phys.Chem.C、Ind.Eng.Chem.Res.(2篇)、Catal.Today(2篇)和Chinese J.Catal.期刊上发表论文10篇。主持中国博士后科学基金面上项目(一等资助) 1 项。目前主要研究方向为VOCs的催化净化机理和大气非均相反应机制研究。

 

本研究受到广东省重点研发计划项目(2019B110206002),国家自然科学基金(41731279和41415025),广东省本土创新团队项目(2017BT01Z032),广东省科技创新领军人才项目(2016TX03Z094)以及中国博士后科学基金(2018M630925)的基金支持。

 

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