OMS-2/NiMn-LDHs复合催化剂协同DBD等离子体高效降解甲苯的机制研究

为解决低温等离子体与催化剂协同效率低的问题，研究人员开发了NiMn-LDHs与八面体分子筛(OMS-2)复合的新型催化剂，结合介质阻挡放电(DBD)等离子体实现甲苯高效降解。实验表明Ni3Mn1-LDHs催化剂在718.44 J L?1能耗下使甲苯转化率达95.2%，CO2选择性提升45%，并有效抑制O3/NOx副产物，为挥发性有机物治理提供新策略。

　　

这项研究开创性地将镍锰层状双氢氧化物(NiMn-LDHs)与八面体分子筛(OMS-2)复合，构建出能高效协同介质阻挡放电(DBD)等离子体的催化体系。当DBD产生的活性粒子(如OH自由基、O₃)与甲苯分子碰撞时，催化剂中锰元素的多价态循环(Mn²⁺/Mn³⁺/Mn⁴⁺)就像电子"搬运工"，不仅能激活臭氧生成高活性氧原子(O*)，还能促进晶格氧参与反应。通过XPS和GC-MS分析发现，气相中的甲苯首先被等离子体"撕开"苯环形成碎片，这些碎片随后被催化剂表面羟基捕获，在锰的价态跃迁中最终矿化为CO₂和H₂O。特别有趣的是，当Ni/Mn摩尔比为3:1时，催化剂就像精密设计的"分子陷阱"，其层状结构能吸附更多中间产物，使CO₂产率飙升60%，而副产物臭氧浓度则被压制到接近背景水平。这种"等离子体轰击-催化收尾"的协同机制，为工业废气治理提供了新范式。