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挥发性有机化合物（VOCs）是工业废气主要污染物，现有贵金属催化剂存在资源稀缺、易受水汽影响等问题。研究人员用不同浓度有机碱 TPAOH 制备分级孔 Pt/S-1 催化剂。该催化剂对多种 VOCs 催化活性高，抗水性和稳定性好，为 VOCs 处理提供新方案。
在工业发展的浪潮中，挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds，VOCs）成了空气质量的 “头号公敌”。它不仅肆意破坏着我们赖以生存的自然环境，还对人体健康发起了 “猛烈攻击”。在当前众多治理 VOCs 的方法里，催化燃烧就像是一把 “金钥匙”，以其高效、低成本的优势，被视为治理 VOCs 的 “王牌之选”。不过，这把 “钥匙” 也存在一些 “瑕疵”。用于催化燃烧的负载型贵金属催化剂，虽然能在较低温度下发挥作用，能耗低，产生的二次污染物也少，但贵金属资源稀缺又昂贵，而且在实际工况中，反应气氛里的水蒸气常常 “捣乱”，让催化剂的活性大打折扣。
与此同时，Silicalite-1（S-1）沸石进入了科研人员的视野。它是一种不含铝和钛的全硅 MFI 沸石，拥有大比表面积、特殊孔结构、良好热稳定性和出色的疏水性能，作为催化剂载体，能提升催化剂的抗水性。可它也有自己的 “短板”，S-1 是微孔沸石，孔径小且单一，在催化反应时，反应物和产物的传质阻力很大，还不利于贵金属在其表面分散，容易造成贵金属粒子团聚。因此，如何在 S-1 沸石上引入分级孔结构，成了科研人员亟待攻克的难题。
为了解决这些问题，国内的研究人员开启了一场科研探索之旅。他们巧妙地将不同浓度的有机碱四丙基氢氧化铵（TPAOH）引入 S-1 沸石，成功制备出一系列具有分级孔结构的 Pt/S-1 催化剂（Pt 负载量为 0.5 wt%），并对这些催化剂展开了全面研究。最终，他们收获了令人惊喜的成果：经 0.1 mol/L TPAOH 预处理的 Pt/S-1–0.1 催化剂，在催化氧化各类 VOCs 方面表现卓越，对苯、正己烷、甲苯、二甲苯、丙烷和丙烯等都能高效催化。而且，由于 S-1 沸石的疏水性，Pt/S-1–0.1 催化剂展现出极强的抗水性和出色的稳定性，能在高水汽含量的环境下稳定工作。这一成果意义非凡，为 VOCs 的治理开辟了新路径，有望推动催化氧化降解技术的进一步发展。该研究成果发表在《Applied Catalysis A: General》上。
研究人员在此次研究中，运用了多种关键技术方法。通过 X 射线衍射（XRD）来探究有机碱预处理对沸石骨架结构的影响；利用氮气等温吸附 - 脱附（N?-adsorption/desorption isotherms）分析催化剂的织构性质；借助高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）观察催化剂的微观形貌；采用原位 CO 吸附红外（CO In-situ FTIR）、H?程序升温还原（H?-TPR）以及 VOCs 程序升温表面反应（VOCs-TPSR）等技术，深入研究催化剂的氧化还原能力等特性。
结构和织构性质研究
研究人员利用 XRD 对一系列 Pt/S-1 催化剂进行表征。结果显示，有机碱处理后，催化剂依旧保留了 MFI 型结构的特征衍射峰。但随着有机碱处理浓度的升高，催化剂的结晶度逐渐下降。这表明有机碱处理在一定程度上改变了催化剂的内部结构，而这种结构变化对后续的催化性能可能产生重要影响。
催化氧化活性研究
研究人员对制备的 Pt/S-1 催化剂进行了多种 VOCs 的催化氧化实验。结果发现，Pt/S-1–0.1 催化剂表现最为出色。这是因为适宜浓度的有机碱预处理增强了 Pt 纳米粒子与沸石表面的相互作用，促进了 Pt 在沸石表面的分散和锚定。高分散且富含高比例 Pt?物种的 Pt 纳米粒子，为低温下的 VOCs 催化氧化反应提供了更多活性位点，从而提升了催化活性。
抗水性和稳定性研究
由于 S-1 沸石本身具有疏水性，基于此制备的 Pt/S-1–0.1 催化剂在含有 H?O 和 CO?的气氛中展现出很强的抗水性和优异的稳定性。这一特性使得该催化剂在实际工业废气处理中，面对复杂的水汽环境时，依然能够稳定地发挥催化作用，有效避免了因水汽干扰导致的催化剂失活问题。
综合上述研究，研究人员成功制备出具有分级孔结构的 Pt/S-1 催化剂，通过一系列实验深入探究了其催化氧化活性、抗水性和稳定性，并借助多种表征技术剖析了催化剂的结构 - 活性关系。其中，Pt/S-1–0.1 催化剂表现突出，在低温下对多种 VOCs 具有高效的催化氧化活性，同时具备强抗水性和优异的稳定性。这一研究成果为解决工业废气中 VOCs 的污染问题提供了新的思路和方案，在环保领域具有广阔的应用前景。未来，有望基于此研究进一步优化催化剂的制备工艺，提升其性能，推动催化氧化技术在实际工业中的广泛应用，为改善空气质量、守护自然环境贡献更多力量。
