多酸修饰MnCeOx 催化剂低温协同催化NO和氯苯的机制：晶格氧活化与酸性位点调控

　　针对NOx 与含氯挥发性有机物（Cl-VOCs）协同催化中低温活性不足及氯中毒问题，研究人员通过多酸（POM）功能化策略优化MnCeOx 催化剂，发现POM-SiW结构可激活晶格氧（Olat ）、抑制氯沉积，将氯苯转化温度T90 降至167℃，并揭示NO2 /NH4 + 作为氧化-脱氯介质的协同机制，为低温多污染物协同催化提供新思路。

　　

随着城市化进程加速，生活垃圾焚烧技术带来的氮氧化物（NO_x
）和含氯挥发性有机物（Cl-VOCs）排放问题日益严峻，这两类污染物不仅导致酸雨和温室效应，还对人体健康构成威胁。目前，氨选择性催化还原（NH₃
-SCR）是主流的NO_x
净化技术，但其与Cl-VOCs氧化的协同催化面临巨大挑战：锰基催化剂虽在200℃以下对NO_x
高效，但Cl-VOCs氧化需200-400℃高温，且高温下N₂
选择性骤降，更棘手的是氯物种沉积引发的催化剂中毒。如何实现低温高效协同催化，成为环境催化领域的"卡脖子"难题。

针对这一挑战，浙江大学等机构的研究团队创新性地采用多酸（Polyoxometalate, POM）修饰策略，设计出POM-SiW/MnCeO_x
催化剂，成功将氯苯（CB）的完全转化温度降至167℃，同时保持优异的NO_x
转化效率。该成果发表于《Journal of Hazardous Materials》，揭示了POM促进晶格氧活化与酸性位点调控的双重机制，为多污染物协同催化提供了理论突破和技术范例。

研究团队通过溶胶-凝胶法制备MnCeO_x
载体，采用浸渍法负载硅钨酸（SiW）等POM结构，结合X射线光电子能谱（XPS）、原位漫反射红外光谱（in-situ DRIFTs）和飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）表征表面化学状态，并利用密度泛函理论（DFT）计算电子转移路径。通过固定床反应器评估120-300℃范围内的CB和NO协同催化性能。

催化性能
MnCeO_x
-SiW展现出最优协同活性，CB的T₉₀
较未修饰样品降低33℃，NO转化率在180℃达95%。对比实验表明POM-SiW的质子传导特性可抑制氯沉积，其酸性位点密度是MnCeO_x
的2.3倍。

结构表征
XPS证实POM-SiW的W⁶⁺
向MnCeO_x
转移电子，使Mn-O键能降低15%，晶格氧活性提升。红外光谱显示SiW修饰后催化剂表面Br?nsted酸位点占比增至67%，促进NH₃
吸附活化。

反应机制
原位DRIFTs捕捉到关键中间体：NO₂
和NH₄
⁺
通过"氧化-脱氯"循环攻击CB苯环，生成低氯代产物。DFT计算表明POM-SiW使O_lat
的p带中心上移0.8 eV，降低C-Cl键断裂能垒至1.2 eV。

这项研究首次阐明POM修饰剂在双功能催化中的三重作用：1）通过质子传导抑制氯沉积；2）电子再分配激活晶格氧；3）优化酸性-氧化还原平衡。所开发的MnCeO_x
-SiW催化剂在嘉兴某垃圾焚烧厂的侧线试验中，实现NO_x
和Cl-VOCs协同去除率>90%的工业验证。该工作不仅为低温多污染物控制提供新材料，其"电子桥-质子阱"协同机制更可拓展至其他环境催化体系，具有重要的科学价值和应用前景。