铈掺杂α-MnO2催化剂实现甲苯低温高效催化燃烧：Ce-Mn双氧化还原循环协同增强吸附、氧化及CO2脱附性能研究

本研究通过乙醇还原及铈掺杂策略在室温下成功合成Ce掺杂α-MnO2催化剂（Ce-MnO2），系统阐明了其通过Ce-Mn双氧化还原循环（Ce4+/Ce3+与Mn4+/Mn3+）协同增强甲苯吸附、低温催化氧化及CO2脱附能力的机制（符合MvK机理），为工业废气中挥发性有机物（VOCs）的高效治理提供了新型催化剂设计思路与技术支撑。

　　

Highlights

催化剂晶体结构与组成

通过室温乙醇还原及铈掺杂策略成功合成α-MnO₂和Ce-MnO₂样品（图1a）。X射线荧光光谱（XRF）分析表明（表1），Ce-MnO₂催化剂中成功引入12.6 wt%的Ce元素。值得注意的是，Ce-MnO₂的钾含量（11.9 wt%）显著低于α-MnO₂（17.2 wt%）和CeO₂/MnO₂（14.9 wt%），说明掺杂的Ce物种可促进K⁺离子从隧道结构中脱出，进而增强催化剂的氧化还原性能。

Conclusion

本研究通过乙醇还原策略成功合成纯α-MnO₂纳米棒，并进一步通过Ce掺杂制备Ce-MnO₂纳米颗粒。系列表征表明，Ce与Mn之间的强相互作用诱导了MnO_x的结构调控。与纯α-MnO₂、CeO₂及Ce/α-MnO₂相比，Ce-MnO₂催化剂在Mn-Ce界面处新增Ce⁴⁺ + Mn³⁺ ? Ce³⁺ + Mn⁴⁺氧化还原路径，显著提升了氧物种利用率与表面活性氧浓度，最终大幅增强甲苯催化氧化性能。