在MnOx-Fe2O3载体上呈原子级分散的钛可调控O 2p轨道，从而提升CO氧化性能并增强对H2O和SO2的抵抗能力

《Nature Communications》：Atomically dispersed Ti on MnOx-Fe2O3 tailors O 2p orbitals for CO oxidation and H2O/SO2 resistance

　　

摘要

过渡金属氧化物为环境催化提供了比贵金属更廉价的替代方案，但在潮湿且含硫的条件下，由于快速中毒现象，CO氧化仍面临挑战。本文报道了一种经过钛原子修饰的MnOx-Fe₂O₃催化剂，该催化剂具有高活性，并且具备出色的抗H₂O/SO₂能力。钛原子以离散状态存在，能够从O 2p轨道提供电子受体3d态，从而重新分配并稳定特定的O 2p态，同时改变它们与邻近的Mn/Fe 3d轨道的杂化状态。这种局部的电子结构重组增强了CO的吸附能力，并通过类似Mars-van Krevelen机制促进晶格氧的活化，使得表观活化能降至64.59?kJ/mol。与此同时，Ti-O-Fe界面削弱了SO₂的吸附能力（从?1.96?eV降至?0.19?eV），并抑制了H₂O的竞争作用，因此在10?vol% H₂O和10 ppm SO₂的条件下，该催化剂的CO转化率仍可保持在55%以上，远高于未经过修饰的氧化物（低于10%）。这种轨道调控策略有助于开发出可用于工业废气处理的、具有抗毒能力的催化剂，从而减少对贵金属体系的依赖。