Trans Tianjin Univ |金属-载体相互作用促进Ag/Co3O4纳米线整体式催化剂碳烟燃烧性能研究

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文章信息

Xingwang Yi, Yuexi Yang, DaweiXu, Ye Tian, Song Song, Chunmei Cao, Xingang Li.Metal–Support Interactions on Ag/Co₃O₄ Nanowire Monolithic Catalysts Promoting Catalytic Soot Combustion.Trans Tianjin Univ, 2022, https://doi.org/10.1007/s12209-022-00325-y

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https://link.springer.com/article/10.1007/s12209-022-00325-y

PART02

本文亮点

1.       本文将Ag-Co₃O₄纳米线原位锚定于泡沫镍基底上，极大提高了该整体式催化剂的“碳烟-催化剂”接触效率。

2.       对可还原性载体Co₃O₄进行预还原处理增强了Ag-Co₃O₄之间的金属载体相互作用，提高了Ag催化剂的分散度，同时也提高了反应的本征活性。

PART03

内容简介

柴油发动机相较于汽油发动机具有较高的能量转化效率和较低的温室气体CO₂排放量，被广泛用于重型车辆。然而，柴油车尾气中大量因燃料燃烧不充分而产生的碳烟颗粒（soot）污染物是造成“雾霾”天气的主要诱因之一。氧化性催化剂与颗粒捕集器相结合的CDPF技术是目前最有效的soot消除手段，其研究重点在于开发高效、稳定、廉价的soot氧化催化剂。

在本文中，可还原性载体Co₃O₄与前驱体盐中的Ag⁺可自发的发生Ag⁺ + Co₂+ = Ag⁰ + Co³⁺反应，使得Ag位点以Ag⁰形式存在，该物种可以高效地吸附活化气相氧，促进碳烟催化燃烧。我们通过预还原原位生长在泡沫镍基底上的Co₃O₄纳米线（Co-NWs），构建用于锚定金属Ag的氧空位，发现与载体未预还原的Ag/Co-NW催化剂相比，催化剂Ag/Co-NW-R中金属Ag与Co­₃O₄载体相互作用得到了增强，从而提高了Ag的分散度和本征催化活性（TOF）；而Co₃O₄纳米线的交叉大孔及泡沫镍三维大孔结构也显著提高了碳烟与催化剂之间的接触效率，并促进反应传质。上述优点使得Ag/Co-NW-R催化剂展示出优异的催化活性和稳定性。本工作所采用的催化剂设计策略可为开发其他类似的催化剂体系提供理论参考。

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图文导读

图1 催化剂的电子显微镜表征：a、b、cCo-NW，d、e、fAg/Co-NW和g、h、iAg/Co-NW-R; a, d, g SEM图像，b, e, h TEM和SEM图像，c, f, i HRTEM图像

图2 催化剂的XPS谱图：aAg 3d, b Co 2p, and c O 1s

图3 松接触模式下在a、b10% O₂/N₂和c、d 600 ppm NO/10% O₂/N₂气氛下soot-TPO 反应过程中催化剂的a、c CO₂浓度变化图和b、d碳烟转化率图

图4 图形概要

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通讯作者简介

 李新刚 

天津大学讲席教授、工业催化学科带头人、国家万人计划科技创新领军人才、天津市创新团队负责人，荣获国际催化理事会青年科学家奖。主要研究方向为低碳分子催化转化及大气污染物催化消除。主持和完成863计划课题、国家自然科学基金等20余项科研项目，在Nat. Commun.、Chem、EES、Appl. Catal. B、ACS Catal.等期刊发表SCI论文130余篇。担任J. Chem. Technol. Biotechnol.（Wiley）副主编、中国化工学会稀土催化与过程专业委员会副主任委员、中国化学会分子筛专业委员会委员、中国稀土学会催化专业委员会委员等职务。

 曹春梅 

郑州大学直聘副教授，主要研究方向为大气污染物催化消除，主持国家自然科学基金青年项目一项、河南省重点研发与推广专项一项。

Transactions of Tianjin University

天津大学学报（英文版)

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《天津大学学报（英文版）》是由教育部主管、天津大学主办的学术性英文期刊，被EI、Scopus等多家国际著名数据库收录。2018年改版为专业刊，重点刊登能源材料、能源化学与化工领域的原创性、创新性研究成果，包括太阳能利用、产氢与储氢、二氧化碳捕获和转化、燃料电池、电池和超级电容器、催化、煤炭和石油的清洁利用、生物燃料、能源政策等主题。本刊与Springer合作出版，在SpringerLink上全文在线，做到了快速审稿和出版。2016年入选“中国科技期刊国际影响力提升计划”，2019年入选“中国科技期刊卓越行动计划”，2021年荣获“中国国际影响力优秀学术期刊”，2022年入选《科技期刊世界影响力指数（WJCI）报告》。欢迎大家关注和投稿！

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