工程热物理所催化燃烧研究取得新进展
环境污染问题是世界各国关注的重点。催化燃烧被认为是最具前景的治污技术之一。目前，用于催化燃烧的常用催化剂主要为贵金属，如金、铂和铑等。虽然贵金属催化性能较好，但其成本昂贵，且易中毒失活。近年来，以过渡态金属氧化物作为催化剂对挥发性有机化合物（VOCs）进行转化的技术引起了研究者的普遍关注。由于过渡态金属氧化物具有高活性、易制备、热稳定性好和成本低廉等优势，已成为贵金属催化剂的重要替代品。为了得到高活性和高热稳定性的催化剂，有必要对过渡态金属氧化物的可控制备方法和催化作用机制进行研究。
近日，中国科学院工程热物理研究所循环流化床实验室研究人员开发了针对过渡态氧化物催化剂的制备和原位测试系统。如图1所示，该系统采用化学气相沉积方法，将过渡态金属前驱溶液由脉冲喷油嘴喷入高温沉积腔体，通过一系列的反应即可在多种沉积衬底上制备出均匀的催化剂薄膜。采用XRD、XPS、SEM、拉曼光谱等多种表征技术进行表征，所制得的催化剂薄膜具有极高的纯度及良好的晶貌。通过自主研发的催化剂特性测试系统（图2），对多种VOCs进行了催化测试。结果表明制得的过渡态金属氧化物催化剂能够明显地降低VOCs污染性气体的完全氧化温度。重复测试的结果具有高度的一致性，说明了该催化剂的可重复使用性能。目前，利用该技术已经制备出一系列优质的过渡态金属氧化物催化剂，如Fe2O3、Co3O4、Cu2O、Cr2O3 、Mn3O4和钴基复合氧化物等，并对脂肪烃、醇类、醛类、酮类和芳香烃的催化氧化过程进行了研究。
上述工作得到了中组部青年千人计划的支持，相关研究成果已发表在国际期刊Proceedings of the Combustion Institute、Faraday Discussions、Chemical Engineering Journal、RSC Advances、Physica Status Solidi A: Applications and Materials Science 和Physica Status Solidi C: Current Topics in Solid Physics 等杂志上。
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