国家已制定和实施了多部法规，严格控制挥发性有机物（VOCs）排放。目前，VOCs已成为大气污染全防全控的重点污染物。VOCs的来源广泛，涉及到基础有机化工原料、聚烯烃、石油炼制等石油化工行业，以及喷涂、印刷等行业。对于VOCs排放控制技术，催化氧化/燃烧法具有处理废气浓度范围广、无二次污染、可处理易燃易爆气体等优点，是VOCs净化的最有效方法。但是，与芳香烃类和含氧类VOCs相比，丙烷等低碳烷烃类VOCs分子非常稳定，通常需要高温才能将其活化，导致在很多工况中无法有效控制其排放，同时高温燃烧还会产生污染物NOx。因此，研究者们一直致力于开发一种低温高活性的低碳烷烃燃烧催化剂。
4f电子的高度局域化和表面弛豫决定了稀土元素氧化物CeO2具有特殊的表面电子结构。研究者充分利用其特性，以CeO2为载体，设计和制备了具有低温丙烷燃烧高活性的Ru/CeO2催化剂，其活性要显著优于Al2O3和TiO2等传统载体负载的Ru催化剂，而且也优于商业化的负载型Pt和Pd催化剂，表现出很好的应用前景。通过催化剂的结构和物化性质表征，研究人员发现不同载体上负载的Ru纳米颗粒的大小略有差别，而Ru的价态几乎相同，证明Ru活性位的状态与催化剂活性的变化并不存在对应关系。相反，多种表征技术同时证实了CeO2载体自身的特性是造成Ru/CeO2催化剂具有低温丙烷催化燃烧优异性能的关键因素，即丙烷在Ru/CeO2催化剂上发生催化燃烧反应时，CeO2不仅提供了更多的丙烷吸附位，还提供了额外的反应氧来源，使得丙烷在Ru/CeO2催化剂上反应时存在额外的反应途径，从而显著提高了其丙烷燃烧活性。
论文第一作者是博士生胡总，通讯作者是詹望成教授，研究工作得到了国家重点研发计划项目和国家自然科学基金的支持。
发布日期：2018年08月15日09时28分
