科研進(jìn)展
蘭州化物所發(fā)表VOCs催化氧化抗硫催化劑研究進(jìn)展綜述文章
近日，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所精細(xì)石油化工中間體國家工程研究中心工業(yè)催化課題組發(fā)表了關(guān)于揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）催化燃燒抗硫催化劑研究進(jìn)展的綜述文章。
該綜述系統(tǒng)梳理了貴金屬催化劑、過渡金屬氧化物催化劑及其他類型催化劑在含硫環(huán)境中抗硫性能與失活特征的本質(zhì)差異。重點聚焦含硫物種與催化劑表面活性位點間復(fù)雜相互作用機(jī)制的科學(xué)問題，闡明了含硫物種與金屬活性中心、表面活性氧物種、酸位點及其他活性位點間的分子作用機(jī)制。該綜述不僅系統(tǒng)構(gòu)建了VOCs催化燃燒抗硫催化劑的研究框架，更為解決工業(yè)廢氣凈化中的硫中毒難題、推動綠色化學(xué)轉(zhuǎn)型與空氣質(zhì)量持續(xù)改善提供了重要技術(shù)參考。
圖1. VOCs催化燃燒抗硫催化劑研發(fā)時間線
圖2. VOCs催化燃燒抗硫催化劑面臨的挑戰(zhàn)、當(dāng)前應(yīng)對策略及該領(lǐng)域發(fā)展前景
基于對硫中毒機(jī)制的深刻理解，該綜述全面總結(jié)了抗硫催化劑“靶向設(shè)計”的前沿策略。其中，基于電子結(jié)構(gòu)調(diào)控、界面工程優(yōu)化及動態(tài)響應(yīng)設(shè)計的抗硫策略成效顯著。通過調(diào)節(jié)催化劑電子云分布與能帶結(jié)構(gòu)，可同時提升對VOCs的吸附活化能力與對含硫物種的脫附能力；構(gòu)建核殼結(jié)構(gòu)、異質(zhì)結(jié)等界面工程，能有效阻斷硫酸鹽形成路徑；設(shè)計動態(tài)響應(yīng)型結(jié)構(gòu)則可實現(xiàn)催化劑在復(fù)雜工況下的自我修復(fù)與性能穩(wěn)定。采用活性位點修飾、載體功能化、復(fù)合組分調(diào)控等策略，通過空間位阻與電子協(xié)同作用抑制含硫物種吸附，通過酸堿梯度調(diào)節(jié)與異質(zhì)結(jié)構(gòu)建阻斷硫酸鹽不可逆生成，為抗硫催化劑開發(fā)提供了多元技術(shù)路徑。
此外，該綜述強(qiáng)調(diào)了連接基礎(chǔ)研究與工業(yè)應(yīng)用的核心挑戰(zhàn)在于闡明復(fù)雜工業(yè)氣氛下多種中毒物的失活機(jī)制。以機(jī)制、策略與應(yīng)用為邏輯紐帶，進(jìn)一步揭示了實驗室研究與工業(yè)實踐的關(guān)聯(lián)性與差異性，為VOCs催化燃燒抗硫催化劑的理性設(shè)計與高效開發(fā)提供理論指導(dǎo)。
相關(guān)研究工作以“Targeted design strategies of sulfur-tolerant catalysts for catalytic combustion of VOCs: From atomic-scale mechanisms to application prospects”為題發(fā)表在Coordination Chemistry Reviews（2026, 557, 217699, IF=23.5）上。蘭州化物所博士生吳世興為論文第一作者，董芳副研究員與唐志誠研究員為共同通訊作者。
上述工作得到了甘肅省自然科學(xué)基金優(yōu)秀博士生項目、甘肅省自然科學(xué)基金、甘肅省重點研發(fā)計劃等項目的支持。
