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在刚刚结束的第九届钱易环境奖评选中,我组博士生郑燕飞经过函评、会评等评比,荣获钱易环境奖二等奖。
      
郑燕飞是我组2021级博士研究生,导师是刘庆岭教授。其获奖题目是“用于挥发性有机物催化氧化降解的高性能催化剂设计与反应机理研究”。催化氧化法借助催化剂实现VOCs高效去除,核心是高性能催化材料。催化剂可以分为非贵金属氧化物和负载型贵金属催化剂。其中,非贵金属催化剂面临的问题是对分子氧(O2)活化能力有限,限制了其对VOCs的催化氧化能力。负载型贵金属催化剂具有较好的低温活性,但是金属物种在苛刻工况下易失活,限制了其应用。针对上述两类催化剂面临的技术挑战,郑燕飞的研究从如何活化分子氧和稳定贵金属物种两方面展开:(1)通过金属掺杂、碳限域、界面诱导等策略,构建了具有丰富氧缺陷的CeO2/Co3O4、MnOx-NA、CoCuOx催化材料,实现了对分子氧的高效活化,增强了催化剂对丙酮、丙烷等VOCs的降解性能,并结合先进表征技术,揭示了氧缺陷的活化机制和VOCs降解机理。(2)利用ZSM-5分子筛包封金属获得了系列分子筛限域催化剂Pt@Z、PtMn@Z、Ru@Z等,实现了对苯、二氯甲烷的高效降解;显著提升了催化剂的耐高温稳定性,在800℃反应后,仍保持优异的性能,并揭示了催化剂的耐高温机制及反应机理。
      
目前,共发表SCI论文23篇,总引用超1600余次(h-index:17)。其中,第一作者(含共一)发表SCI论文10篇,包括Environ. Sci. Technol.(3篇),Appl. Catal. B,J. Mater. Chem. A(封面),Chem. Eng. J.(2篇),ACS Appl. Mater. Interf.等。其中2篇论文受到了各领域内学者的高度关注和引用,入选ESI高被引论文。同时,有3篇论文被选为封面论文进行重点推荐。此外,基于前期研究申请并获批了国自然青年学生基础研究项目,体现了国家自然科学基金委对于研究成果与研究价值的肯定。
      
代表性成果如下:
      (1)针对制药行业含氧VOCs低温难降解的问题,申请人提出构建富氧空位催化剂,实现了丙酮、乙酸乙酯等含氧VOCs高效降解。
      
      构建富氧空位的超细MnOx催化剂,提升氧物种吸附活化能力,实现VOCs的低温高效氧化。(第一作者, Environmental Science & Technology, 2021, 55: 5403-5411)
       制备了富氧空位的泡沫金属整体式催化剂,为实际工况VOCs催化氧化治理提供技术支撑。(第一作者, Environmental Science & Technology, 2022, 6:1905-1916)
       (2)针对制药行业含氯VOCs降解导致催化剂中高温稳定性差及氯中毒的问题,申请人提出构建分子筛包封金属催化剂,实现了二氯甲烷的高效降解并提升催化剂稳定性。
       制备耐高温冲击沸石包封的Ru基催化剂促进了二氯甲烷的高效催化氧化。(第一作者, Applied Catalysis B: Environment and Energy, 2024, 355: 124195)
       通过锰调控钌物种结构,改善催化剂在二氯甲烷氧化中的活性及耐氯中毒性能。(第一作者, Environmental Science & Technology, 2025, 59, 2276-2284)
(供稿:郑燕飞)
(编辑:杨济宁)