苯乙烯氧化过程中 K?SO? 诱导 CeO? 失活的机理研究

《Journal of Environmental Chemical Engineering》：Mechanistic Insights into K 2SO 4-Induced Deactivation of CeO 2 during Styrene Oxidation

　　

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  K₂SO₄ 衍生表面修饰将 CeO₂ 的 T?? 从 215 提高到 277°C。
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  K₂SO₄ 修饰降低了与空位相关的位点和表面氧活性。
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  苯乙烯吸附持续存在，而氧化和开环受到抑制。
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  表面沉积物对失活增加了次要的随时间变化的贡献。

章节摘录

引言

由不断扩展的工业和城市活动排放的挥发性有机化合物（VOCs）构成持续的环境和健康风险 [1], [2], [3], [4]。苯乙烯是一种代表性的 VOCs，释放自合成树脂、塑料和制药工业，由于其乙烯基和芳环的稳定性，低温下消除它极具挑战性。因此，催化氧化对于苯乙烯消除具有吸引力，因为它可以高效去除与

CeO₂ 及含 K CeO₂ 催化剂的制备

CeO₂ 通过水热法合成。简而言之，0.021 mol 的 Ce(NO₃)₃·6H₂O 溶解在 45 mL 去离子水中，随后加入适量的 2 mol L?1 NaOH 溶液。混合物搅拌 1 h 后，转入 150 mL 特氟龙衬里不锈钢高压釜。高压釜在 100 ℃下加热 24 h。冷却至室温后，通过过滤收集沉淀，并用去离子水洗涤，直至滤液达到

含 K CeO₂ 催化剂的结构和物理性质分析

CeO₂ 和含 K CeO₂ 催化剂的晶体结构通过 XRD 进行表征（图 1）。所有样品都显示出位于 28.5°、33.1°、47.2°、56.4°和 59.0°的典型衍射峰，分别归属于萤石立方 CeO₂ 相的 (111)、(200)、(220)、(311) 和 (222) 晶面 [31]。K 修饰后未检测到归因于晶态含 K 相的额外反射，表明未形成可检测的体相 K 化合物。鉴于

结论

K₂SO₄ 衍生表面修饰逐渐使 CeO₂ 对苯乙烯氧化失活，将 T₉₀ 从 215 增加到 277 ℃，表观活化能从 19.12 增加到 68.17 kJ mol^-1。拉曼、EPR、XPS 和 H₂-TPR 表明 Ce-O/氧空位环境发生改变，表面氧活性降低，而 DFT 建议吸附 K 周围的局部电荷重新分布有助于这些表面变化。时间分辨原位DRIFTS 显示苯乙烯吸附仍可及，但

CRediT 作者贡献声明

尹骏：形式分析。韩伟宁：方法学，概念化。王科巨：方法学，调查。冯新：形式分析。陈志航：撰写 - 审阅与编辑，概念化。童章发：调查。邹云：资金获取，概念化。赵成：撰写 - 初稿，方法学，概念化。郑韩：方法学。曾容辉：软件。

利益冲突声明

作者声明他们没有任何已知的竞争性财务利益或个人关系，这些利益或关系可能会影响本文中报告的工作。

致谢

本工作得到了国家自然科学基金（21978174）、广州市科技计划（201904020038）以及中国 2020 年科技支撑经济重点项目（SQ2020YFF0426321）的支持。

赵成|郑韩|曾容辉|王科巨|冯新|尹骏|韩伟宁|童章发|邹云|陈志航