氮氧化物（NO_x）是造成大氣污染的主要污染物之一，《2021年中國生態環境統計年報》數據顯示，2021年全國NO_x排放量為988.4萬噸，占全年廢氣污染物排放量的41.3%。氨選擇催化還原（NH₃-SCR）是消除NO_x的有效手段，V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂催化劑已在燃煤電廠應用。然而，隨著環保要求、工藝條件的變化，開發新型低溫高效、寬溫度窗口、耐H₂O/SO₂、穩定性強的SCR催化劑勢在必行。探明NH₃-SCR反應機理，理解催化劑的中毒與抗毒機制，是開發新型SCR催化劑的前提。

1.?中國科學院城市環境研究所亮點文章：TiO2修飾的CeVO4催化劑用于NH3選擇性催化還原NOx

中國科學院城市環境研究所單文坡研究員團隊采用均相沉淀法制備了TiO₂改性CeVO₄催化劑，其中CeVTi₅催化劑在高體積空速（GHSV）下表現出最佳的低溫選擇性催化還原（NH₃-SCR）活性。CeVTi₅催化劑也表現出良好的H₂O和SO₂耐久性。研究人員采用XRD、BET、Raman光譜、程序升溫還原H₂（H₂-TPR）、XPS和NH₃-TPD對催化劑進行了表征，證明材料的成功合成。研究發現，TiO₂的引入減小了CeVO₄的晶粒尺寸，增加了催化劑比表面積和路易斯酸位點的數量，促進了活性Ce和V物種的分散，增強了Ce、V和Ti之間的氧化還原能力和相互作用，這有利于NH₃-SCR反應。根據原位DRIFTS結果，TiO₂的改性增加了路易斯酸位點的數量，促進了NO_x的吸附。在CeVTi₅催化劑上，NH₃-SCR反應同時遵循Langmuir -Hinshelwood和Eley-Rideal機制，而在CeVO₄催化劑上只觀察到Eley-Rideal機制。

相關研究成果以“TiO₂-modified CeVO₄?catalyst for the selective catalytic reduction of NO_x?with NH₃?”為題發表在國際知名期刊CatalysisScience &Technology上。

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2.?Applied Catalysis B：現實環境與實驗室Cu/SSZ-13 SCR催化劑加速老化的對比研究

近日，太平洋西北國家實驗室綜合催化研究所Feng Gao通過廣泛的催化劑表征方法，揭示了實驗室加速老化和現實環境老化之間的差距。對6種代表性催化劑之間的深入比較研究，從而獲得不同老化機制下原子水平的Cu轉化相關結論。

相關研究工作以“A comparative study between real-world and laboratory accelerated aging of Cu/SSZ-13 SCR catalysts”為題發表在國際頂級期刊Applied Catalysis B上。

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3.?ACS Catal.：Fe-沸石上NH3-SCR機理的原位光譜研究

日本北海道大學Ken-ichi Shimizu教授采用原位/操作光譜（紅外、紫外和Fe-edge X射線吸收近邊結構）和密度泛函理論（DFT）計算，研究了在300℃下NH₃（NH₃-SCR）對鐵交換絲光沸石（MOR）分子篩選擇性催化還原NO的還原/氧化半循環。不同的光譜結果表明，在還原半循環（NO+NH₃）中，Fe³⁺還原為Fe²⁺，同時形成N₂和H₂O。在隨后的氧化半循環中（在O₂或NO+O₂下），Fe²⁺被再氧化為Fe³⁺。還原半循環包括幾個基本步驟。在低溫（<100℃）下，Fe³⁺-OH還原產生Fe²⁺和NO⁺，而在100℃的NH₃暴露下，觀察到NO⁺還原驅動N₂形成。在瞬態條件下，當B-NH₃覆蓋率較低時，Br?nsted酸位點（B-NH₃）上的氨與NO反應生成N₂，表明B-NH₃會參與反應。同時，過渡態計算理論上表明，由[Fe³⁺(OH^-)₂]⁺和氣態NO形成亞硝酸（HONO）中間體是一個簡單的過程（E_a=29.2 kJ/mol）。結合實驗觀察和DFT計算，本文提出了Fe-沸石上還原半循環的機理：[Fe³⁺(OH^-)₂]⁺被NO還原生成HONO中間體，HONO中間體與Br?nsted酸位點上的NH₃反應，通過NO⁺生成H₂O和N₂。基于上述機理見解，對不同Fe荷載和Si/Al比的Fe-沸石（MOR和β）進行了NH₃-SCR反應。結果表明，具有大量Br?nsted酸位點的含2.7 wt %鐵-沸石（Si/Al比為5），在低溫區域顯示出最高的NO_x轉化率。

相關研究成果以“In Situ/Operando Spectroscopic Studies on the NH₃-SCR Mechanism over Fe-Zeolites”為題發表在ACS Catal.上。

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4.?上海大學ACS Catalysis：Ce4+-SO42–配對位點促進氮氧化物的選擇性催化還原及其對SO2的耐受性提升

最近，上海大學張登松團隊提出了一種通過硫摻雜提高催化劑對SO₂的耐受性以提高氮氧化物催化還原效率的方法。該方法利用硫摻雜劑大量形成雙聯橋式硫酸鹽，配位于CeO₂催化劑的表面上，并通過強電負性使相鄰的Ce原子變成電荷缺陷。這種電子效應有助于減弱CeO₂與SO₂之間的電子相互作用，從而抑制SO₂的吸附和氧化，同時減緩CeO₂催化劑的氧化能力。此外，該方法還可以緩解氮氧化物的氧化，生成SCR反應的NO₂/亞硝酸鹽活性物種，并增加Ce⁴⁺–SO₄^2–配對位點上的Br?nsted酸位點，進一步提高催化效率。相關成果以“Boosting SO^2-Tolerant Catalytic Reduction of NOxvia Selective Adsorption and Activation of Reactants over Ce⁴⁺–SO₄^2–?Pair Sites”發表在ACS Catalysis上。

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5.?北化工劉志明Chem. Eng. J：Mn-Co強相互作用增強催化劑抗硫性能

北京化工大學劉志明教授課題組開發了一種多孔球形MnCoO_x脫硝催化劑，與MnO_x催化劑相比，MnCoO_x表現出更高的低溫活性和抗SO₂性能。在75-200?^oC之間，Mn(5)Co(5)O_x達到了85%以上的NO_x轉化率。在SO₂存在時，Mn(5)Co(5)O_x的NO_x轉化率可以保持在85%以上10小時，且切斷SO₂后活性可以恢復。Mn-Co之間的強相互作用體現在：（1）增強了催化劑的氧化還原能力，有利于NO的活化；（2）抑制了MnSO₄的生成，從而了提高了MnCoO_x的抗硫性能。

相關研究工作以“Mechanistic investigation of the enhanced SO₂?resistance of Co-modified MnO_x?catalyst for the selective catalytic reduction of NO_x?by NH₃”為題發表在國際頂級期刊Chemical Engineering Journal上。

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6.?ACS Catal.：Cu-CHA催化劑上低溫標準SCR穩態速率預測

近日，意大利米蘭理工大學Enrico Tronconi教授團隊研究了在Cu沸石上的RHC，并完成了NH₃-SCR低溫氧化還原循環的動力學分析，調研了在不同條件下（不同溫度和O₂進料濃度），O₂對Cu^I陽離子的再氧化。隨后，研究人員將RHC和OHC速率等同起來，并將其與類似反應條件下的穩態SCR測量結果進行對比。通過運行專用的瞬態和穩態實驗，本研究在化學計量學和動力學方面評估標準SCR氧化還原循環的閉合性，并開發一個嚴格耦合RHC和OHC的氧化還原模型，以描述Cu-CHA催化劑的DeNO_x性能。這些結果表明，復雜的穩態SCR反應網絡被合理地分解為兩個氧化還原半循環，并提供了在Cu-CHA催化劑上的標準SCR氧化還原循環的化學計量和動力學上的一致性閉合。相關研究成果以“Dual-Site RHC and OHC Transient Kinetics Predict LowT Standard SCR Steady-State Rates over a Cu-CHA Catalyst”為題發表在國際知名期刊ACS Catalysis上。

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7.?賀泓院士Catal. Sci. Technol.：Cu-SSZ-13的優異低溫NH3-SCR活性和耐水性的DFT研究

中國科學院生態環境研究中心賀泓院士團隊采用密度泛函理論（DFT）計算研究了Cu-SSZ-13上完整的標準NH₃-SCR反應途徑，并報道了Cu-SSZ-13上水/OH官能團介導的NH₃-SCR機制。研究發現，Cu位點NO的活化和水的參與顯著降低了Cu^IIOH(NH₃)₃⁺活性位點再生的能量障礙。此外，質子酸和Cu-OH位點的耦合作用不僅縮短了反應途徑，而且進一步降低了關鍵中間體NH₂NO分解的能量屏障。這些發現促進了對NH₃-SCR反應的原子水平的理解，并為微孔Cu-SSZ-13催化劑的優異低溫NH₃-SCR活性和耐水性提供了見解。研究成果以題為“Promotion of the selective catalytic reduction of NO_x?with NH₃?over microporous Cu-SSZ-13 by H₂O and OH groups at low temperatures: a density functional theory study”發表在知名期刊Catal. Sci. Technol.上，何廣智副研究員為本文共同通訊作者。

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8.?上海電力大學郭瑞堂教授課題組Fuel：Nb改性的CuCeOx 催化劑對低溫NH3-SCR技術選擇性催化還原 NO的促進作用

近日，上海電力大學郭瑞堂教授課題組采用檸檬酸法獲得了不同Nb摻雜比的CuCeO_x和CuCeNbO_x-k ，并應用于NH₃-SCR技術。活性測試結果表明，Nb的添加有效地改善了低溫SCR性能。其中，CuCeNbO_x-0.4催化劑具有最好的SCR活性,在185-370℃下NO轉化率大于90%、最高的N₂選擇性、優異的SO₂&H₂O阻力和熱穩定性。大量表征分析表明，CuCeNbO_X-0.4具有最大的比表面積、最強的表面酸性和最優異的氧化還原性能。原位DRIFT結論表明Nb修飾可以產生更多的活化物種，增強ad-NH₃和ad-NO_X的反應活性，CuCeNbO_x-0.4上的SCR反應主要遵循 Langmuir-Hinshelwood(LH)和 Eley-Rideal(ER）機制。此外，Nb摻雜還形成了雙氧化還原循環（Cu²⁺+Nb⁴⁺? Cu⁺+Nb⁵⁺，Cu²⁺+Ce³⁺? Cu⁺+Ce⁴⁺）,有利于低溫SCR反應。相關研究成果以“Promotional role of Nb modification on CuCeOx?catalyst for low temperature selective catalytic reduction of NO with NH3: A mechanism investigation”為題發表在Fuel上。

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