钛掺杂引起的应变工程提升了低温下NH3-SCR脱硝性能以及Ce8MnOx对H2O/SO2的耐受性

《Nature Communications》：Ti doping-induced strain engineering boosts low-temperature NH3-SCR deNOx performance and H2O/SO2 resistance of Ce8MnOx

　　

摘要

铈锰氧化物催化剂受到H₂O和SO₂的毒化问题，一直是利用NH₃进行低温选择性催化还原氮氧化物的重要挑战。本研究发现，对CeO₂进行钛掺杂可引发晶格收缩与结构畸变，进而促进氧空位的产生、活性氧物种的形成以及稳定Ce-O-Ti界面的形成。这些通过应变工程实现的结构性改变提升了表面的路易斯酸性，并使d带中心位置下移，从而共同提升了催化剂的低温活性以及对H₂O/SO₂毒化的抵抗能力。经过优化的Ce₈MnTi_2.5O_x催化剂在150–335 °C的温度范围内可实现90%以上的氮氧化物去除率。在5体积%的水分和100 ppm的SO₂环境下，该催化剂在210 °C时仍能保持98%以上的转化效率，且持续时间可达12小时。此外，在含有5体积%水份和200 ppm SO₂的条件下，当温度从150 °C逐步升高到240 °C时，180 °C以下出现的活性下降现象在210 °C及以上温度下可完全逆转，体现了温度驱动的催化剂再生机制。本研究提出了一种通过应变工程设计高效催化剂的方法，用于低温条件下的氮氧化物去除。