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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國(guó)建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國(guó)作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書(shū)記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國(guó)家創(chuàng)新人才高地，率先建成國(guó)家高水平科技智庫(kù)，率先建設(shè)國(guó)際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國(guó)科學(xué)院辦院方針

首頁(yè) > 科研進(jìn)展

釩基催化劑氨選擇性催化還原反應(yīng)機(jī)理研究取得新進(jìn)展

2025-05-27 生態(tài)環(huán)境研究中心

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????中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心賀泓團(tuán)隊(duì)在V₂O₅-WO₃/TiO₂催化劑氨選擇性催化還原（NH₃-SCR）反應(yīng)機(jī)理研究方面取得進(jìn)展。

催化劑通常由主催化劑、助催化劑和載體組成，助催化劑本身幾乎沒(méi)有活性，但與主催化劑共同作用，可顯著提高催化劑的活性、選擇性和穩(wěn)定性等性能。V₂O₅-WO₃/TiO₂（V-W/TiO₂）催化劑是一種典型的三元催化劑，自20世紀(jì)70年代以來(lái)廣泛應(yīng)用于NH₃-SCR去除氮氧化物（NO_x）中?，F(xiàn)有研究普遍認(rèn)為，WO₃助劑主要通過(guò)增強(qiáng)V基催化劑的表面酸性和調(diào)控V₂O₅結(jié)構(gòu)提高催化劑活性，而NH₃-SCR反應(yīng)的氧化還原循環(huán)都發(fā)生在V₂O₅物種上，WO₃助劑不直接參與氧化還原過(guò)程。

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)球差電鏡、原位X射線譜吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)（XAFS）、原位拉曼（Raman）光譜等實(shí)驗(yàn)，結(jié)合第一性原理計(jì)算發(fā)現(xiàn)，V-W/TiO₂催化劑表面原子級(jí)分散且與V形成V-W雙核位點(diǎn)的W=O物種表現(xiàn)出很高的氧化還原活性，可直接參與對(duì)NH₃的摘?dú)浠罨^(guò)程，在SCR反應(yīng)中發(fā)揮氧化還原作用。具體反應(yīng)過(guò)程為：W位點(diǎn)對(duì)吸附態(tài)的NH₃摘?dú)浠罨?/span>W-OH基團(tuán)，活化后的NH₃（即-NH₂）與NO反應(yīng)生成NH₂NO，在此過(guò)程中，W=O轉(zhuǎn)化為W-OH，導(dǎo)致W-O原子間距的增大。生成的相鄰V-OH和W-OH基團(tuán)之間可通過(guò)H轉(zhuǎn)移反應(yīng)，復(fù)原W=O基團(tuán)。

相關(guān)研究成果以Unexpected redox role of WO₃?in V₂O₅-WO₃/TiO₂?catalysts for selective reduction of NO by forming V-W dinuclear sites為題，發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》上。該研究深化了對(duì)助催化劑作用機(jī)理的理解，同時(shí)為高效釩基催化劑的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)提供了新的理論依據(jù)和研究思路。

研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。

論文鏈接

V-W/TiO₂催化劑中WO₃助劑在NH₃-SCR反應(yīng)中的氧化還原作用機(jī)理

????中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心賀泓團(tuán)隊(duì)在V2O5-WO3/TiO2催化劑氨選擇性催化還原（NH3-SCR）反應(yīng)機(jī)理研究方面取得進(jìn)展。催化劑通常由主催化劑、助催化劑和載體組成，助催化劑本身幾乎沒(méi)有活性，但與主催化劑共同作用，可顯著提高催化劑的活性、選擇性和穩(wěn)定性等性能。V2O5-WO3/TiO2（V-W/TiO2）催化劑是一種典型的三元催化劑，自20世紀(jì)70年代以來(lái)廣泛應(yīng)用于NH3-SCR去除氮氧化物（NOx）中?，F(xiàn)有研究普遍認(rèn)為，WO3助劑主要通過(guò)增強(qiáng)V基催化劑的表面酸性和調(diào)控V2O5結(jié)構(gòu)提高催化劑活性，而NH3-SCR反應(yīng)的氧化還原循環(huán)都發(fā)生在V2O5物種上，WO3助劑不直接參與氧化還原過(guò)程。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)球差電鏡、原位X射線譜吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)（XAFS）、原位拉曼（Raman）光譜等實(shí)驗(yàn)，結(jié)合第一性原理計(jì)算發(fā)現(xiàn)，V-W/TiO2催化劑表面原子級(jí)分散且與V形成V-W雙核位點(diǎn)的W=O物種表現(xiàn)出很高的氧化還原活性，可直接參與對(duì)NH3的摘?dú)浠罨^(guò)程，在SCR反應(yīng)中發(fā)揮氧化還原作用。具體反應(yīng)過(guò)程為：W位點(diǎn)對(duì)吸附態(tài)的NH3摘?dú)浠罨蒞-OH基團(tuán)，活化后的NH3（即-NH2）與NO反應(yīng)生成NH2NO，在此過(guò)程中，W=O轉(zhuǎn)化為W-OH，導(dǎo)致W-O原子間距的增大。生成的相鄰V-OH和W-OH基團(tuán)之間可通過(guò)H轉(zhuǎn)移反應(yīng)，復(fù)原W=O基團(tuán)。相關(guān)研究成果以Unexpected redox role of WO3?in V2O5-WO3/TiO2?catalysts for selective reduction of NO by forming V-W dinuclear sites為題，發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》上。該研究深化了對(duì)助催化劑作用機(jī)理的理解，同時(shí)為高效釩基催化劑的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)提供了新的理論依據(jù)和研究思路。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。論文鏈接V-W/TiO2催化劑中WO3助劑在NH3-SCR反應(yīng)中的氧化還原作用機(jī)理

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