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化学进展 DOI: 10.7536/PC231005   后一篇

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催化材料的空间限域效应及其低温脱硝应用

张巍1,2,*, 伍乔1,2, 付业昊1,2, 梁垚城1,2, 阮敏1,2, 尹艳山1,2, 成珊1,2   

  1. 1.长沙理工大学能源与动力工程学院 长沙410114;
    2.可再生能源电力技术湖南省重点实验室 长沙 410114
  • 收稿日期:2023-10-12 修回日期:2024-01-12
  • 作者简介:张巍 男,博士,副教授,主要从事绿色能源开发利用及大气污染控制过程中环境催化新方法和新技术的研究,已在Environmental Science and Technology、Science of The Total Environment、Ultrasonics Sonochemistry、Fuel等杂志发表多篇高水平文章。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金（No.52006016）; 湖南省自然科学基金（No.2023JJ30047,No.2021JJ40573,No.2020JJ4098）; 湖南省教育厅科学研究项目重点项目（No.21A0216）; 湖南省教育厅优秀青年项目（No.202B041,No.22B0291）; 长沙市自然科学基金（No.kq2014104）; 长沙理工大学青年教师成长计划项目（No.2019QJCZ044）;
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The Space Confinement Effect of Catalytic Materials and Its Application in Low Temperature Denitration

Wei Zhang1,2*, Qiao Wu1,2, Yehao Fu1,2, Yaocheng Liang1,2, Min Ruan1,2, Yanshan Yin1,2, Shan Chen1,2   

  1. 1. School of Energy and Power Engineering, Changsha University of Science and Technology, Changsha 410114, China;
    2. Renewable Energy Power Technology Key Laboratory of Hunan Province, Changsha 410114, China
  • Received:2023-10-12 Revised:2024-01-12
  • Contact: *e-mail: weizhang@csust.edu.cn
  • Supported by:
    The work was supported by National Natural Science Foundation of China (No.52006016); Hunan Natural Science Foundation (No.2023JJ30047,2021JJ40573,2020JJ4098); key project of scientific research project of Hunan Provincial Department of Education (No.21A0216); excellent Youth Project of Hunan Provincial Department of Education (No.202B041,No.22B0291); changsha Natural Science Foundation (No.kq2014104 ); the Young Teachers ' Growth Plan Project of Changsha University of Science and Technology (No.2019QJCZ044).
多孔材料的空间限域效应可以改变表面电子分布和电子传输性能,实现微纳孔域中的局部反应,有效防止外部环境对限域空间内活性物质产生影响,并抑制活性中心的团聚,是强化催化剂脱硝性能的有效途径。本文聚焦于不同催化材料表面能、周期性边界条件和电子能级的变化,探讨了空间限域效应的形成机制;阐述了限域效应对反应过程中活性物种分散性、氧化还原能力和分子吸附强度的影响以及限域效应中尺寸效应、封装效应和分子筛效应的调控策略;并总结了限域催化剂在脱硝过程中对NH3吸附性能、反应选择性、抗毒性以及脱硝活性的强化作用,最后对限域型脱硝催化剂的发展前景作出了展望。
关键词： 多孔材料, 限域效应, 催化机制, 调控策略, 低温脱硝
The spatial confinement effect of porous materials can change the surface electron distribution and electron transport performance, realize the local reaction in the micro-nano pore domain, effectively prevent the external environment from affecting the active substances in the confined space, and inhibit the agglomeration of the active center, which is an effective way to strengthen the denitrification performance of the catalyst. This paper focuses on the changes of surface energy, periodic boundary conditions and electronic energy levels of different catalytic materials, and discusses the formation mechanism of spatial confinement effect. The effects of confinement effect on the dispersion of active species, redox ability and molecular adsorption strength in the reaction process and the regulation strategies of size effect, encapsulation effect and molecular sieve effect in confinement effect were described. The strengthening effects of confined catalysts on NH3 adsorption performance, reaction selectivity, anti-toxicity and denitrification activity in the denitrification process were summarized. Finally, the development prospect of confined denitrification catalysts was prospected.
Key words: porous materials, confinement effect, catalytic mechanism, regulation strategy, low temperature denitration

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[1] 郑跃楠, 杨佳奇, 乔振安. 凝聚态化学视角下的多孔材料缺陷工程[J]. 化学进展, 2023, 35(6): 954-967.
[2] 徐怡雪, 李诗诗, 马晓双, 刘小金, 丁建军, 王育乔. 表界面调制增强铋基催化剂的光生载流子分离和传输[J]. 化学进展, 2023, 35(4): 509-518.
[3] 付宛宜, 李雨航, 杨志超, 张延扬, 张孝林, 刘子尧, 潘丙才. 毫纳结构复合材料的制备、协同效应及其深度水处理应用[J]. 化学进展, 2023, 35(10): 1415-1437.
[4] 王杰, 冯亚青, 张宝. MOF-COF框架杂化材料[J]. 化学进展, 2022, 34(6): 1308-1320.
[5] 汤波, 王微, 罗爱芹. 新型多孔材料用作色谱手性固定相[J]. 化学进展, 2022, 34(2): 328-341.
[6] 杨林颜, 郭宇鹏, 李正甲, 岑洁, 姚楠, 李小年. 钴基费托合成催化剂的表界面性质调控[J]. 化学进展, 2022, 34(10): 2254-2266.
[7] 李健, 张恩爽, 刘圆圆, 黄红岩, 苏岳锋, 李文静. 超低密度气凝胶的制备及应用[J]. 化学进展, 2020, 32(6): 713-726.
[8] 赵苏艳, 刘畅, 徐浩, 杨晓博. 二维共价有机框架光催化剂[J]. 化学进展, 2020, 32(2/3): 274-285.
[9] 王晓晗, 刘彩霞, 宋春风, 马德刚, 李振国, 刘庆岭. 金属有机骨架材料在氨低温催化还原氮氧化物反应中的应用[J]. 化学进展, 2020, 32(12): 1917-1929.
[10] 杨萍, 刘敏节, 张昊, 郭雯婷, 吕朝阳, 刘迪. 硝基芳烃与醇还原胺化:催化剂和催化机制[J]. 化学进展, 2020, 32(1): 72-83.
[11] 贾强, 宋洪伟, 唐盛, 王静, 彭银仙. 功能化多孔材料的制备及其在特异性识别分离中的应用[J]. 化学进展, 2019, 31(8): 1148-1158.
[12] 刘杰, 曾渊, 张俊, 张海军, 刘江昊. 三维石墨烯基材料的制备、结构与性能[J]. 化学进展, 2019, 31(5): 667-680.
[13] 姚臻, 王祖飞, 于云飞, 杨文龙, 曹堃*. 聚双环戊二烯基多孔材料的制备及性能[J]. 化学进展, 2017, 29(5): 524-529.
[14] 王晶, 姚楠*. 适用于合成气制甲烷的Ni基催化剂[J]. 化学进展, 2017, 29(12): 1509-1517.
[15] 姜信欣, 赵成军, 钟春菊, 李建平*. MOF构筑的电化学传感器及应用[J]. 化学进展, 2017, 29(10): 1206-1214.