NO_x與NH₃(NH₃-SCR)的選擇性催化還原是去除NO_x最廣泛采用的技術(shù)。商用Cu基小孔SSZ-13(Cu-SSZ-13)沸石催化劑對(duì)于用NH₃對(duì)NO_x進(jìn)行選擇性催化還原(SCR)具有高活性。然而，在NO₂存在的情況下，Cu-SSZ-13催化劑在低溫下的活性會(huì)受到抑制，這與NO₂^–明顯加速NO_x轉(zhuǎn)化率的其他典型的SCR催化劑系統(tǒng)不同。NO和NO₂總是共存的，因此探究清楚NO₂^–對(duì)活性Cu位點(diǎn)在SCR反應(yīng)中的影響具有重要意義。

近日，中科院生態(tài)環(huán)境研究中心何廣智、賀泓等結(jié)合動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)、原位光譜和理論計(jì)算，以探究NO₂存在的情況下對(duì)Cu-SSZ-13催化劑上的SCR反應(yīng)的影響。

動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)和原位X射線吸收精細(xì)光譜(XAFS)研究了NO和NO₂存在的SCR反應(yīng)情況以及在SSCR(只有NO)、FSCR(NO和NO₂)和NO₂-SCR(NO₂)反應(yīng)條件下Cu物種的存在形式。結(jié)果表明，在反應(yīng)過(guò)程中，NO₂的強(qiáng)氧化作用會(huì)導(dǎo)致Cu離子形成Cu^II物種(fw-Cu²⁺和NH₃-溶劑化的Cu^II)，這阻礙Cu物種的移動(dòng)，抑制了催化劑的催化活性。

實(shí)驗(yàn)和密度泛函理論計(jì)算(DFT)表明，相比于具有移動(dòng)能力的雙核Cu位點(diǎn)，動(dòng)能力較弱的Cu^II位點(diǎn)的SCR催化反應(yīng)能壘更高；并且與Cu^II位點(diǎn)相比，含有NO₂的SCR反應(yīng)更容易在Br?nsted酸性位點(diǎn)上發(fā)生。總的來(lái)說(shuō)，該項(xiàng)工作揭示了NO₂在NH₃-SCR反應(yīng)中起到的作用，并展示出Cu-SSZ-13催化劑在NO₂和NO同時(shí)存在下的應(yīng)用潛力。

Strikingly Distinctive NH₃-SCR Behavior over Cu-SSZ-13 in The Presence of NO₂. Nature Communications, 2022. DOI: 10.1038/s41467-022-32136-z