近日，我院化学工程与技术系教师孙钰琨、徐帅、白波教授与西安交通大学何炽教授联合在环境领域权威期刊《Environmental Science & Technology》（《环境科学与技术》，影响因子：10.80）上发表题为“Rationally Fabricated Ce-Mn@ZrO₂-SO₄^2- Catalyst Boosts the Efficient Destruction of Chlorobenzene with SO₂ Impurity: Synergy of Surface SO₄^2- and Acidic Sites”的研究论文（文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.4c13915?ref=PDF)。该文采用Ce-O-Mn活性位点体系，辅以ZrO₂-SO₄^2-保护层，构筑了一种新型Ce-Mn@ZrO₂-SO₄^2--微米管催化剂，其不仅对氯苯深度净化表现出优异的活性，而且对SO₂和水蒸气表现出优异的抗性。同时，深入剖析活性氧与多种酸位点的协同作用，是催化降解工业含氯可挥发性有机化合物的又一重大进展。

挥发性有机化合物（VOCs）是形成光化学烟雾和细颗粒物最关键的前体之一，其中，含氯挥发性有机化合物（Cl-VOCs）因具有环境持久性和高毒性，严重危害人体健康和大气环境。将有害的Cl-VOCs降解为无毒的CO₂、H₂O和可溶性HCl具有非常重要的意义。催化降解技术因具有多组分普适性，高矿化率被公认为降解低浓度Cl-VOCs最有效的技术之一。催化降解技术虽能将其转化为无害物质，却面临氯/硫中毒及水汽干扰等挑战。当前研究通过酸处理增强催化剂布朗斯特酸性位（BAS）以促进C-Cl键断裂，但会削弱路易斯酸位（LAS）导致矿化不彻底；而金属掺杂强化LAS虽提升氧化能力，却因BAS不足产生氯化副产物。基于此，本文设计的多功能Ce-Mn@ZrO₂-SO₄^2-催化剂通过三重协同机制突破瓶颈：1）表面SO₄^2-基团作为BAS促进氯苯C-Cl键解离，同时通过空间位阻效应和静电排斥作用抑制SO₂吸附；2）Ce-O-Mn结构加速电子转移，增强LAS酸性与还原能力，驱动脱氯中间体深度矿化；3）丰富的氧空位协同BAS激活气相氧并加速Cl自由基脱附。实验表明，该催化剂在含100 ppm SO₂环境下仍保持高效氯苯降解性能，氯化/硫酸化副产物显著减少。该研究为开发兼具高活性、抗硫性与选择性的非贵金属催化剂提供了创新策略，对工业CVOCs深度净化具有重要应用价值。

图1 本论文信息

图2 本论文图片摘要

供稿、供图：孙钰琨

审核：白波