层级结构MnOx /介孔KZSM-5催化剂的钾嵌入效应：活性氧与Mn4+ 协同提升乙酸乙酯低温降解效率与水稳定性

针对工业VOCs（挥发性有机物）低温深度降解中矿化率低、水稳定性差的难题，研究人员通过构建层级结构MnOx /meso-KZSM-5催化剂，实现260℃下乙酸乙酯（EA）100%转化为CO2 ，较传统催化剂降低100℃以上。钾（K）修饰通过抑制H2 O吸附位点、维持Mn4+ 活性及补偿氧空位损失，同步提升水抗性与催化效率，为单块催化剂设计提供新思路。

　　

在化工、制药等行业中，含氧挥发性有机物（OVOCs）如乙酸乙酯（EA）的排放不仅加剧大气臭氧（O₃
）和二次有机气溶胶（SOA）的形成，其高键能的C=O键还导致降解过程中产生有毒中间体（如乙酸盐、乙醇等），传统催化技术面临低温活性不足、中间体积累及水蒸气中毒等挑战。西安交通大学的研究团队通过设计层级结构MnO_x
/介孔KZSM-5催化剂，突破上述瓶颈，相关成果发表于《Applied Catalysis B: Environment and Energy》。

研究采用湿法浸渍法合成催化剂，结合X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）等技术表征材料结构，通过程序升温氧化（TPO）和原位红外光谱（in situ DRIFTS）分析反应机制。

催化剂制备与结构特性
以NaOH蚀刻和离子交换法制备介孔KZSM-5载体，MnO_x
负载后形成Mn₃
O₄
/MnO₂
混合晶相。K修饰显著减少氧空位但通过提供额外O₂
吸附位点，维持高浓度表面吸附氧（O_ads
）。

催化性能与机制
Mn/meso-KZSM-5在260℃实现EA完全矿化，较未修饰的Mn/HZSM-5降低反应温度超100℃。O_ads
主导EA转化为长链中间体，Mn⁴⁺
则促进短链中间体深度氧化。5%水蒸气下，K修饰使CO₂
产率保持63%（未修饰组仅20%），归因于K抑制H₂
O吸附并稳定Mn⁴⁺
位点。

单块催化剂验证
以堇青石为基体的Mn/meso-KZSM-5单块催化剂展现优异EA氧化性能，证实该策略的工业化潜力。

研究揭示了K修饰的双重作用：通过调控氧物种分布与锰价态平衡，同时优化反应路径与水抗性。该工作为开发高效VOCs净化催化剂提供了新范式，尤其适用于高湿度工业废气处理。