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我校交通环境污染治理材料研究团队在陶瓷纸基催化剂研究方面取得重要进展

近日,我校河北省交通工程与环境协同发展新材料重点实验室交通环境污染治理材料研究团队在陶瓷纸基催化剂领域取得重要研究进展,成果以“Exploring abundantly synergic effects of K-Cu supported paper catalysts using TiO2-ZrO2 mesoporous fibers as matrix towards soot efficient oxidation” (碳烟高效氧化用K-Cu负载TiO2-ZrO2纸基催化剂的丰富协同效应探索)为题发表在化工领域国际顶级期刊《Chemical Engineering Journal》(化学工程杂志,DOI:10.1016/j.cej.2020.128111.),影响因子IF=10.652。该团队成员于刚副教授为论文第一作者兼通讯作者,材料学院青年教师秦胜建博士和山东大学朱陆益教授为论文共同通讯作者,2018级硕士生王晶为论文的主要完成者,我校为第一完成单位。

陶瓷纸基催化剂由于具有比重小、孔隙率大和气体侧向传输能力强的优点,在废气处理、燃料电池等领域具有广阔的应用前景。但是,商业陶瓷纤维表面活性位点少,使得以其为基体制备的纸型催化剂在催化活性和稳定性方面受到明显限制。因此,论文作者提出以载体-活性组分的协同效应为切入点,选择自主研发的大比表面积(166 m2/g)和高热稳定性的TiO2-ZrO2介孔纤维为基体,通过负载K-Cu双活性组分,制备出力学性能优异、高催化活性和稳定性的纸基催化剂,并成功应用于碳烟细颗粒物(PM)的高效消除。同时,研究还证实了Cu活性组分的引入可以促进部分K离子进入ZrTiO4晶格并产生分相,在界面处形成类隧道状结构的八钛酸钾(K2Ti8O17)并起到辅助催化作用,这种诱导分相调控策略为纸基催化剂的界面异质结构设计和催化性能提升提供了有效路径。

近年来,该团队一直致力于交通环境治理材料的研发,围绕废气、废水等处理用新型高效材料开展了大量研究,近期围绕柴油机排放细颗粒物(PM)的催化消除方面的相关系列工作还发表在《Catalysis Science & Technology》(催化科学与技术,2020, 10:1875-1880.) 、《Fuel》(燃料,2019, 258:116202.)等领域内权威期刊上,获授权国家发明专利2项。上述工作得到国家自然科学基金、河北省自然科学基金以及正规买球平台“优秀青年拔尖人才支持计划”等项目的资助。