在过一硫酸盐的辅助作用下，能够高效去除水产养殖中使用的抗生素，并且由双Z型CaTiO?/ZnIn?S?/In(OH)?体系实现了出色的氢气生成效果

《Journal of Environmental Chemical Engineering》：Highly-efficient removal of aquaculture antibiotics with peroxymonosulfate assistance and excellent H 2 evolution by a double Z-type CaTiO 3/ZnIn 2S 4/In(OH) 3

通过共沉淀法制备了WO3改性的CeOx-CrOx催化剂，最佳W/(Ce+Cr)为0.8时在150-350°C、200,000 mL·g?1·h?1下实现>90% NOx转化率和N2选择性，机理为WO3增强表面酸性和稳定Ce3+/Cr3+，抑制N2O生成，并具有抗SO2/H2O中毒能力，为工业应用提供新思路。

　　在当今社会，随着工业活动的日益频繁，氮氧化物（NO?）的排放已成为全球范围内的一个严峻环境问题。NO?不仅对大气环境造成污染，还与光化学烟雾、酸雨等现象密切相关，严重威胁着人类健康和生态系统的稳定。为了解决这一问题，科学家们不断探索更为高效的脱硝技术，其中选择性催化还原（Selective Catalytic Reduction, SCR）技术因其优异的性能而备受关注。SCR技术通过引入氨（NH?）作为还原剂，在催化剂的作用下将NO?转化为无害的氮气（N?），被认为是目前最有效的脱硝方法之一。

在现有的SCR技术中，以V?O?–WO?（MoO?）/TiO?为代表的商业催化剂在工业应用中占据主导地位。然而，这类催化剂在实际使用中仍然面临诸多挑战，例如低温活性不足、对SO?的氧化能力较强，以及在高湿度条件下容易受到毒化影响。这些问题限制了其在复杂工况下的适用性，也促使科研人员不断寻求更先进的催化材料，以突破这些技术瓶颈。

近年来，研究者们在开发新一代SCR催化剂方面取得了显著进展。例如，Fe??yMn?Zr?O?、Cu-SSZ-13以及SmMn?O?等催化剂在特定的温度范围内表现出良好的脱硝性能。其中，CeO?–CrO?混合氧化物因其在低温条件下优异的脱硝活性而脱颖而出。通过合理的化学组成调控，CeO?–CrO?催化剂在150°C左右即可实现超过98%的NO?转化率。然而，这些催化剂仍然存在一定的局限性，例如其操作温度窗口较窄（通常在30°C以内可实现100%转化率），以及在较高温度下N?选择性较低（低于80%）。此外，低气时空速（GHSV）也导致催化剂用量较大，从而增加了运行成本。

为了解决这些问题，研究人员提出了一种“一石三鸟”的优化策略，即通过引入具有优异酸性的WO?作为促进剂，不仅提升催化剂的活性，还能拓宽其适用温度范围，并增强N?选择性。WO?在多种催化剂体系中已被广泛研究，例如在Fe?O?/ZrO?系统中，WO?的加入显著提升了NO?的转化率，从约55%提高到约100%（在300°C条件下），同时N?选择性也从约80%提升到约92%（在450°C条件下）。在MnO?–CeO?催化剂体系中，WO?的引入同样展现出良好的效果，将NO?的转化温度窗口扩展了175°C，同时在整个温度范围内保持了超过90%的N?选择性。这些研究结果表明，WO?在提升催化剂性能方面具有重要作用。

在本研究中，科研人员采用共沉淀法合成了一系列WO?改性的CeO?–CrO?催化剂，并以未改性的CeO?–CrO?混合氧化物作为对照。通过一系列表征手段，包括氮气吸附、透射电子显微镜（TEM）、拉曼光谱、X射线衍射（XRD）、氨气程序升温脱附（NH?-TPD）、X射线光电子能谱（XPS）、氢气程序升温还原（H?-TPR）、电子顺磁共振（EPR）以及原位漫反射傅里叶变换红外光谱（in situ DRIFTS），研究人员全面分析了催化剂的结构、化学特性及反应机制。这些表征结果与催化剂的活性和选择性数据相结合，揭示了催化剂结构与性能之间的关系。该研究为CeO?–CrO?基催化剂的进一步优化和工业化应用提供了重要的理论依据。

从实验结果来看，当WO?的加入量与Ce和Cr的摩尔比达到0.8时，催化剂表现出最佳的性能。在高气时空速（GHSV）为200,000 mL·g?1·h?1的条件下，该催化剂在150–350°C的广泛温度范围内实现了超过90%的NO?转化率和超过90%的N?选择性。相比之下，未改性的CeO?–CrO?催化剂仅能在150–200°C的狭窄温度范围内保持超过90%的NO?转化率和N?选择性。这种显著的性能差异表明，WO?的引入对催化剂的活性和选择性具有重要的提升作用。

研究人员发现，WO?的加入不仅增加了催化剂的比表面积，还增强了其表面酸性，从而提高了NH?的吸附能力。此外，WO?的引入有助于形成金属钨酸盐物种，这些物种能够稳定Cr3?和Ce3?，从而抑制了高氧化态金属阳离子与低氧化态金属阳离子之间的氧化还原循环。这种稳定性有助于减少高氧化态金属阳离子和化学吸附氧物种的丰度和还原能力，使得催化剂在氧化方面能够有效激活吸附的NH?，同时又能避免其过度氧化为NO?或过激活为-NH（一种N?O生成的关键中间产物）。因此，WO?改性的催化剂不仅表现出更宽的操作温度范围，还在N?选择性方面具有明显优势。

除了提升活性和选择性，WO?改性的CeO?–CrO?催化剂还展现出良好的抗毒化能力。在含有SO?和H?O的条件下，该催化剂仍能保持较高的脱硝效率，显示出较强的稳定性。这一特性对于实际工业应用具有重要意义，因为在实际运行环境中，气体成分往往较为复杂，催化剂需要具备较强的抗干扰能力。此外，该催化剂在高气时空速下的表现也表明，其结构设计和成分调控能够有效降低催化剂的用量，从而减少运行成本。

从实际应用的角度来看，CeO?–CrO?基催化剂的优化不仅有助于提高脱硝效率，还能减少氮氧化物的排放对环境的负面影响。同时，由于其在高温和低温条件下的良好性能，该催化剂有望在多种工业场景中得到应用，例如燃煤电厂、汽车尾气处理系统以及工业锅炉等。此外，该研究也为未来催化剂的开发提供了新的思路，即通过引入具有特定功能的促进剂，如WO?，来提升催化剂的性能和稳定性。

在实际工业应用中，催化剂的性能不仅取决于其化学组成，还受到多种因素的影响，包括反应条件、气体成分、催化剂的物理结构以及表面性质等。因此，对催化剂的深入研究和系统优化对于提高其在实际应用中的效率和稳定性至关重要。本研究通过实验和表征手段，揭示了WO?改性对CeO?–CrO?催化剂性能的影响机制，为未来催化剂的开发和应用提供了重要的理论支持。

此外，本研究还强调了催化剂在不同温度和气体条件下的适应性。通过合理调控催化剂的化学组成和结构，可以使其在更宽的温度范围内保持良好的脱硝性能，从而满足不同应用场景的需求。例如，在低温条件下，催化剂需要具备较强的活性以应对较低的反应温度，而在高温条件下，催化剂则需要具备良好的稳定性以避免过度氧化和失活。因此，催化剂的设计和优化必须兼顾这些因素，以实现最佳的性能。

总的来说，本研究通过系统性的实验和表征分析，揭示了WO?改性对CeO?–CrO?催化剂性能的影响机制。该研究不仅提升了催化剂的脱硝效率和N?选择性，还增强了其在复杂工况下的稳定性，为CeO?–CrO?基催化剂的进一步优化和工业化应用提供了重要的理论依据和实验支持。未来的研究可以进一步探索WO?与其他促进剂的协同作用，以开发更高效的脱硝催化剂，满足日益增长的环保需求。