揭示一氧化碳在高分散零价铜催化剂上还原一氧化氮（NO）的机制：实验与密度泛函理论（DFT）研究

《Langmuir》：Unveiling the Mechanism of NO Reduction by CO over Highly Dispersed Zero-Valent Copper Catalysts: Experiments and DFT Studies

高效低温NO还原铜基催化剂的制备与机理研究。通过调控煅烧温度获得高分散零价铜负载活性炭催化剂，在200℃时实现80% NO转化率和100% N2选择性。研究表明，反应温度影响机理：低温时NO共吸附分解为N2O，经CO还原生成N2；高温时出现NO直接CO还原生成CO2和表面活性N*物种的新路径，形成多步协同还原机制。

　　

高效基于过渡金属的低温NO还原催化剂仍然是一个重要的研究挑战。在本研究中，制备了一种高效且分散性良好的零价铜（Cu⁰）负载在活性炭上的催化剂，该催化剂在200°C时表现出优异的NO还原性能，NO转化率为80%，N₂选择性为100%。煅烧温度对催化剂的组成和分散性起着关键作用，进而影响其NO还原催化性能。在较低的煅烧温度下，活性组分还原不完全会导致催化活性降低；相反，过高的煅烧温度会导致催化剂团聚，增加催化剂表面的CO吸附量，从而抑制NO的还原。当反应温度超过300°C且O₂/CO比值≤0.5时，Cu-BAC-500催化剂对CO还原NO的活性几乎不受O₂的影响。反应温度会改变NO的还原机制。本研究主要在无氧条件下模拟了反应机制：在较低温度下，NO首先发生共吸附，随后分解生成N₂O，N₂O再被CO直接还原为N₂。当反应温度高于300°C时，除了上述途径外，还出现了一种新的反应路径，即吸附的NO被CO直接还原生成CO₂和表面活性N*物种，这些N*物种再吸附NO生成N₂O，N₂O进一步被CO还原为N₂。本研究提出了新型的铜基催化剂，并为高效低温NO还原提供了策略。