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挥发性有机化合物(VOCs)作为臭氧和光化学烟雾的前体物质,不仅造成许多环境问题,而且危害人类健康。催化氧化法是最有潜力的处理技术之一,开发高效稳定的整体式催化剂对于挥发性有机物去除具有重要意义。最近,由金属有机框架(MOFs)衍生的非贵金属氧化物显示出优异的催化性能,但其制备过程易出现团聚,导致活性降低。此外,载体也对催化剂性能产生影响。泡沫铜由于其三维通道和良好的热传导性能,在各种催化剂载体中受到了广泛的关注。然而,泡沫铜较低的表面积不利于活性物质的分散,减少了氧化铜与活性物质之间多相界面的生成,限制了整体催化剂的性能的进一步提升。
      
日前,天津大学环境学院刘庆岭教授团队(http://catalysis.tju.edu.cn/)采用快速氧化还原法制备Cu(OH)2纳米棒,然后在其上原位生长MOFs衍生物获得整体式催化剂。棒状Cu(OH)2载体为负载活性成分提供了丰富的接触面积,抑制了MOFs衍生物的聚集。与直接在泡沫铜上的负载MOFs衍生物的12CoCu相比,12CoCu-R具有更好的丙酮氧化催化活性(T90 = 195 ℃)。此外,12CoCu-R在循环、长期和耐水性测试中具有良好的稳定性。这主要归因于Co和Cu的界面相互作用促进了Co-O键的断裂,促进形成更多的氧空位,有利于氧分子的活化。因此,本研究为设计高效的整体催化剂提供了一种很有前途的方法,并可为其它催化氧化反应提供参考。
      
相关研究成果《Interface-Enhanced Oxygen Vacancies of CoCuOx Catalysts In Situ Grown on Monolithic Cu Foam for VOC Catalytic Oxidation》已发表在国际知名期刊Environmental Science & Technology(IF:9.028),并被选为封面论文(https://pubs.acs.org/toc/esthag/current)。文章第一作者为环境学院博士生郑燕飞,通讯作者为刘庆岭教授、韩瑞讲师。
      
刘庆岭教授团队长期致力于大气污染控制领域的研究,在挥发性有机物处理和移动源尾气治理方面取得了一系列研究成果,近五年在Applied Catalysis B: Environmental, Environmental Science & Technology, ACS Catalysis, Chemical Engineering Journal, Langmuir, Applied Catalysis A: General, Green Chemistry, Ultrasonic Sonochemistry, Applied Surface Science, Journal of Chemical Technology and Biotechnology, Chemosphere, ChemCatChem等国际期刊发表论文40余篇。
(编辑:郑燕飞、王云翀)