隨著我國“十四五”規(guī)劃將大氣污染控制的重點從PM2.5轉向VOCs和O3，開發(fā)零能耗分解O3的催化劑至關重要。近日，南開大學電子信息與光學工程學院王衛(wèi)超教授課題組面向國家臭氧污染嚴峻形勢以及“雙碳”戰(zhàn)略重大戰(zhàn)略需求，首次在三元氧化物催化劑莫來石YMn2O5上實現(xiàn)無能耗超低溫(-40 oC-室溫)臭氧分解。介紹該工作的論文日前發(fā)表于國際學術期刊Environmental Science & Technology上。

目前，廣泛研究的催化材料無法滿足極低溫環(huán)境下（-40oC——室溫）的催化需求。因此，設計滿足國家“雙碳”要求的復雜環(huán)境下零能耗分解臭氧的催化劑具有重要的環(huán)境意義與科學價值。研究表明，得益于莫來石獨特的對稱結構和表面適宜的Mn-O鍵結合強度，YMn2O5可以在極低的過渡態(tài)勢壘（0.29 eV）下將臭氧高效分解為氧氣，并能在高濃度（120 ppm）、高空速（600,000 mL·g-1·h-1）、超低溫（-40oC-室溫）、高濕度（RH=90%）環(huán)境下長時間（100h）保持穩(wěn)定。

王衛(wèi)超教授從事錳基催化劑研究工作多年，曾主持和參與國家重點專項基金，天津市重點專項，國家自然基金在內的多項課題；主要的研究興趣是基于高通量計算和實驗相結合的能源存儲和環(huán)境大氣凈化催化設計；在Science等國際著名期刊發(fā)表文章100余篇；成果受到了來自美國化學工程雜志(C&EN)，自然(Nature)，?？怂?Fox)，光明日報等媒體和雜志的關注和報道。

（a）莫來石單胞，（b）合成粉末電鏡圖以及（c）基于莫來石催化材料的部分工業(yè)產品

王衛(wèi)超教授課題組在2012年就率先發(fā)現(xiàn)莫來石材料具有超強的NO氧化能力，同時該材料被拓展到VOC污染的治理中，實現(xiàn)了高效的轉換。2014年起，課題組開展了基于該系列材料的電催化理論研究及應用探索。從2019年開始，基于莫來石催化材料，王衛(wèi)超教授課題組布局了臭氧的零能耗分解方向。目前，團隊已經實現(xiàn)了該材料的宏量制備，可滿足各類工業(yè)應用需求。該成果的推廣應用將為目前新型大氣污染物臭氧在超低溫環(huán)境下的降解提供有力的技術支撐，并在商業(yè)航空等領域發(fā)揮積極作用。

該論文第一作者為南開大學電子信息與光學工程學院博士生萬翔和王麗靜，王衛(wèi)超教授為通訊作者，南開大學為第一完成單位。該研究得到了國家自然科學基金委，深圳市科技創(chuàng)新委員會，移動源排放控制技術國家工程實驗室，國家環(huán)境保護惡臭污染控制重點實驗室，天津市杰出青年學者基金的資助。

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南開大學電子信息與光學工程學院現(xiàn)有5個本科專業(yè)：電子信息科學與技術、通信工程、電子科學與技術、微電子科學與工程、光電信息科學與工程。近五年來，學院共承擔國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃、天津市科技支撐重點項目等國家級、省部級及各種橫向課題共計850余項，科研經費1.8億；在國內外學術刊物和學術會議上發(fā)表學術論文1000余篇；獲省部級科技成果獎多項；出版專著、教材與譯著20余部，取得了一批標志性的科研成果。

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