苏发兵&纪永军ACB：在O2存在下，Co3O4-CeO2异质界面上的界面氧空位促进CO催化还原NO

题目：Interfacial Oxygen Vacancies at Co3O4-CeO2 Heterointerfaces Boost the Catalytic Reduction of NO by CO in the Presence of O2

第一作者：Shaomian Liu and Wenjuan Xue

通讯作者：Yongjun Ji, Wenqing Xu, Wenxing Chen, Donghai Mei, and Fabing Su,

通讯单位：中国科学院过程工程研究所

研究内容：

由于NOx和CO与O2的竞争性反应，在含O2的条件下同时提高CO选择性催化还原NO（CO-SCR）中的NOx转化率和N2选择性是非常具有挑战性的。本文通过球磨诱导应变在Co3O4-CeO2异质界面处产生的界面氧空位（IOV）可以显著提高100–400 °C温度范围内的NOx转化率和N2选择性。

要点1：

含有界面氧空位的Co3O4-CeO2-IOV催化剂实现了约100%的NOx转化率和100%的N2选择性（200–350 °C，1–5 vol%O2，20000 h−1); 即使在10 vol%O2下仍显示出良好的催化性能。同时，该催化剂表现出了优异的抗H2O和SO2中毒性能，明显优于无界面氧空位Co3O4-CeO2和Co3O4-CeO2-IOV-C样品。

要点2：

原位漫反射红外傅里叶变换光谱（in situ DRIFTS）分析和密度泛函理论（DFT）表明，与O2活化相比，IOV更有利于NO吸附和解离的限速步骤。此外，IOV具有很强的恢复能力，NO的活化和IOV的形成在动力学上是容易的。

要点3：

这项工作提供了一种利用球磨诱导的界面应变在金属氧化物复合催化剂内产生IOV的有效策略，以提高CO-SCR性能。

图1. 所有催化剂的XRD图（a）、XRD中（a）的局部放大图（b）和PSD曲线（c）。

图2. Co3O4-CeO2（a和d）、Co3O4-CeO2-IOV（b和e）和Co3O4-CeO2-IOV-C（C和f）的TEM图；εxx通过几何相分析确定的Co3O4-CeO2（g）、Co3O4-CeO2-IOV（h）和Co3O4-CeO2-IOV-C（i）的应变分量；从单个Co3O4-CeO2（j1-j6）、Co3O4-CeO2-IOV（k1-k6）和Co3O4-CeO2-IOV-C（l1-l6）的Ce、Co和O元素mapping和EDS结果。

图3. 所有催化剂的H2-TPR（a）、O2-TPD（b）和EPR（c）曲线。

图4. 所有催化剂的拉曼光谱（a）、拉曼局部放大（b）和UV-vis（c）。

图5. 所有催化剂的XPS光谱（a）、Co2p（b）、Ce2p（c）和O1s（d）XPS光谱。

图6. 归一化的O K边XANES光谱（a）和O K边XANES的局部放大（插图a）；Co K-边EXAFS光谱（b）、R空间（c）和K空间（d）EXAFS谱的FT-k3加权，以及Co3O4-CeO2-IOV（e）的Co K-边信号的WT-EXAFS等高线图；Co3O4-CeO2-IOV（i）的Ce L3边缘EXAFS谱（f）、R空间（g）、k空间（h）的FT k2加权，以及Ce L4边缘信号的WT-EXAFS等高线图。

图7. 所有催化剂的催化性能，动力学结果以及抗中毒性能。

图8. In situ DRIFTS光谱显示1000 ppm NO+5 vol%O2或/和2000 ppm CO在各种催化剂上的吸附。

图9. 氧空位对O2存在下CO催化还原NO的影响。CeCoO4（111）和CeCoO4（111）_IOV催化剂的ELF图（a）；在CeCoO4（111）和CeCoO4_IOV在2NO（g）+2CO（g）→ N2（g）+2CO2（g）反应DFT计算能量。

参考文献

Shaomian Liu, Wenjuan Xue, Yongjun Ji, Wenqing Xu, Wenxing Chen, Lihua Jia, Tingyu Zhu, Ziyi Zhong, Guangwen Xu, Donghai Mei, Fabing Su, Interfacial Oxygen Vacancies at Co3O4-CeO2 Heterointerfaces Boost the Catalytic Reduction of NO by CO in the Presence of O2, Appl. Catal. B-Environ. 2022.

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