锰银催化剂在低温NH3-SCR脱硝及抗SO2性能中的协同机制与应用前景

针对工业烟气低温脱硝难题，研究人员通过蔗糖还原-沉淀法合成Mn-Ag SCR催化剂，发现0.05Mn-Ag在80°C实现近100% NO转化率，并在140°C下保持7小时抗SO2性能。该研究揭示了Ag+/Mn3+氧化还原循环的协同效应，为开发低能耗高效脱硝技术提供新思路。

　　

随着工业化进程加速，燃煤和化石燃料产生的氮氧化物(NO_x)已成为雾霾和臭氧层破坏的元凶。传统钒基SCR催化剂需300-500°C高温运行，而电厂烟气温度仅130°C左右，这种"温度错配"导致工业应用受限。更棘手的是，烟气中的SO₂会使催化剂中毒失活。如何开发兼具低温活性和抗硫性能的催化剂，成为环境催化领域的"圣杯"级难题。

河北微达蓝海环保科技团队在《Journal of Environmental Chemical Engineering》发表突破性研究。他们创新性地采用蔗糖还原高锰酸钾与硝酸银的共沉淀法，制备出系列Mn-Ag SCR催化剂。通过调控Ag/Mn摩尔比，发现0.05Mn-Ag样品在80°C实现近乎完美的NO转化率，更令人振奋的是，在含100ppm SO₂的苛刻条件下仍能维持7小时90%以上的脱硝效率，这相当于给催化剂穿上了"防硫铠甲"。

研究团队运用X射线光电子能谱(XPS)和程序升温还原(H₂-TPR)等技术，首次捕捉到Ag⁺ + Mn³⁺ ? Mn⁴⁺ + Ag⁰的动态电子转移过程。就像"分子级齿轮"，银的引入不仅将Mn⁴⁺比例提升至39.84%，还使化学吸附氧(O_α)占比达46.12%，相当于给催化剂装上了"低温启动装置"。热重分析(TG)则揭示适量Ag能阻断SO₃积累，这种"硫拦截"机制解释了卓越的抗硫性能。

《催化剂制备与性能测试》章节显示，0.05Mn-Ag在40°C即实现60%NO转化，较纯MnOx提升12%。《表征分析》部分通过原位红外发现，Ag-Mn协同作用促进了NH₃的活化，使反应能垒降低。《抗硫机制》研究则证明银掺杂抑制了硫酸盐沉积，TG曲线显示其硫酸盐分解温度比传统催化剂低50°C。

这项研究犹如打开"双功能催化"的黑箱，不仅阐明电子转移与抗硫性的构效关系，更提供了一种"蔗糖还原法"的绿色合成路径。对于我国占全球50%的燃煤电厂而言，这种"低温高效、抗硫经济"的催化剂，有望使脱硝能耗降低30%以上。正如通讯作者pei zhenzhao强调的，该工作为设计下一代环境催化剂提供了"电子调控"的新范式，其简易制备工艺更具备工业化推广的先天优势。未来通过调控Ag-Mn电子相互作用，或可进一步拓宽其在VOCs治理等领域的应用疆域。