MOF衍生的高熵氧化物：一种能够催化HC-SCR反应的“引擎”

《ACS Catalysis》：MOF-Derived High-Entropy Oxide: A “Catalytic Engine” That Ignites the HC-SCR Reaction

采用超声浸渍法制备Fe/Co/Ni/Cu/Mn高熵金属有机框架前驱体，经350°C煅烧获得HEO-350催化剂。其在225-300°C宽温区间内NO去除率达83%，250°C时转化率93.2%，N2选择性>95%，并具有优异抗SO2和H2O性能。XPS证实金属协同效应，BET显示其比表面积达161 m2/g，Py-FTIR证实丰富酸性位点（80.24 μmol/g），协同催化机制经DRIFTS验证。

　　

为了解决来自固定源和移动源的废气中NO_x污染控制问题，本研究采用超声浸渍法一步合成了负载有过渡金属（Fe/Co/Ni/Cu/Mn）的高熵金属有机框架（HE-MOF）前驱体。选择这五种金属的原因在于它们在SCR反应中的已知性能：Mn由于其丰富的价态能够高效地将NO氧化为NO₂，而Co有助于NO的吸附和硝酸盐物种的生成；Cu（尤其是Cu⁺）可以断裂C₃H₆的C–H键以形成活性中间体，Fe则可以减少还原剂的深度氧化从而提高其利用率；Ni不仅能够稳定MOF前驱体的结构，还能通过价态循环（Ni³⁺/Ni²⁺）与其他金属相互作用来增强催化性能。随后，将这些前驱体在350 °C下煅烧，制备出一系列具有广泛应用潜力的催化剂。在固定床微反应器中进行的C₃H₆–SCR测试表明，随着负载金属种类的增加，催化剂的SCR活性逐渐提高。特别是HEO-350催化剂在225–300 °C的宽温度范围内NO去除率保持在83%以上，其中250 °C时的NO转化率高达93.2%，并且N₂选择性超过95%。HEO-350催化剂对SO₂和H₂O具有很强的抗性。在同时引入0.02体积% SO₂和10体积% H₂O的稳定性测试中，HEO-350在实验中间阶段的NO转化率达到了93.6%。XRD和FE-SEM表征证实了前驱体的成功合成；XPS分析显示五种金属之间存在强烈的协同效应，而H₂-TPR进一步表明这种协同效应显著增强了催化剂的氧化还原能力。BET结果显示HEO-350的比表面积为161 m² · g^–1，远高于Ni-350；较大的比表面积使其在光催化和其他催化领域具有显著的应用潜力。Py-FTIR表征证明HEO-350表面存在丰富的酸性位点，在最佳活性温度下Lewis酸和Br?nsted酸的总含量达到80.24 μ mol/g，这归因于高熵材料的晶格畸变效应。原位DRIFTS测试确定了羧酸盐和硝酸盐是关键的反应中间体，并通过综合表征结果提出了HEO-350表面的协同反应机制。