在室温下甲醛氧化过程中，MnO2相变对Mn–O位点动态演变及活性氧（ROS）生成的影响

《Environmental Science & Technology》：Dynamic Evolution of Mn–O Site and ROS Formation in Room-Temperature Formaldehyde Oxidation over Phase-Dependent MnO2

甲醛催化氧化 δ-MnO? 催化剂 原位表征技术 DFT计算 活性位点演变

　　

甲醛（HCHO）是一种危险的室内致癌物质，对空气质量和人类健康构成重大威胁。二氧化锰催化剂在去除甲醛方面表现出卓越的性能和广阔的应用前景。然而，尤其是在室温条件下，二氧化锰（MnO₂）催化剂中活性位点的动态变化以及活性氧（ROS）的形成机制仍不甚明了。在本研究中，δ-MnO₂在各种MnO₂晶体相中表现出出色的催化性能，在常温条件下实现了接近100%的甲醛转化率，并且性能稳定，持续时间为48小时。通过原位拉曼（Raman）、电子顺磁共振（EPR）、原位热脱附质谱（TPD-MS）和原位差分红外傅里叶变换光谱（DRIFTS）技术系统地监测了[MnO₆]八面体的结构变化、活性氧的产生及反应中间体。进一步的密度泛函理论（DFT）计算阐明了电子结构和轨道相互作用的变化。这项研究加深了对活性位点动态及活性氧形成机制的理解，为高性能基于二氧化锰的催化剂的设计提供了理论指导。