综述:室温催化臭氧分解技术进展:机理、催化剂与未来挑战

【字体: 时间:2025年07月22日 来源:ChemNanoMat 2.6

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  本综述系统总结了室温催化臭氧(O3)分解领域的最新进展,重点分析了催化剂特性、协同去除挥发性有机物(VOCs)的机制及废水处理应用,揭示了催化剂失活与再生途径,为开发高效耐久催化剂提供了前瞻性建议。

  

Abstract
作为强氧化剂和重要大气污染物,臭氧(O3)对人类健康和环境构成严重威胁。活性炭过滤、溶液吸附和催化分解等技术被用于控制臭氧污染,其中室温催化分解技术因高效、低能耗和无害副产物等优势备受关注。

催化机制与材料创新
锰氧化物(MnOx)和贵金属(Pd/Pt)催化剂在臭氧分解中表现出显著活性,其机理涉及表面氧空位对O3的吸附解离。最新研究发现,钴铜复合氧化物(Co3O4-CuO)通过电子转移效应可将分解效率提升至98%。

协同处理与环境应用
催化体系能同步降解臭氧与甲醛(HCHO),其中羟基自由基(·OH)介导的链式反应是关键路径。在废水处理中,臭氧催化氧化(OZCO)技术对药物残留物的矿化率可达80%,但pH值和溶解氧(DO)显著影响反应动力学。

失活与再生策略
催化剂失活主要源于活性位点硫中毒(SO2)和水分子竞争吸附。通过氢热还原(300°C)或超声辅助酸洗可恢复90%以上活性,但循环稳定性仍是工业化应用的瓶颈。

Future Challenges
开发抗湿抗硫的双功能催化剂、优化反应器设计以实现动态污染控制,以及建立标准化性能评价体系,是未来研究的三大攻坚方向。

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