东京城市大学 结晶催化材料上氨和氮氧化物分子的图示
(插图)在干态和“湿态”条件下，钨取代的整体氧化钒、整体氧化钒和市售催化剂在150摄氏度时的氮氧化物转化率
学分:东京都大学 东京都大学的研究人员创造了一种新的钨取代氧化钒催化剂，用于分解工业废气中有害的氮氧化物
他们的新催化剂材料在较低的温度下工作，在处理“湿”废气时性能不会大幅下降，解决了传统氧化钒催化剂的一个主要缺点
他们发现，原子钨在原始晶体结构中的未聚集分散在它的功能中起着关键作用
选择性催化还原是保持空气清洁的重要技术
工业废气通过催化装置，与还原剂反应，将有害的氮氧化物转化为氮气和水
高水平的氮氧化物不仅危害农作物和植被，还会直接伤害人类，加剧哮喘和其他呼吸系统问题
这使得可控硅技术的广泛、高效应用对社会尤为重要
但是传统的选择性催化还原催化剂有许多影响性能和效率的问题
对于使用氨作为还原剂的氧化钒催化剂，一个很大的限制因素是在不同温度下的性能
传统的氧化钒催化剂在200至400摄氏度时效果最佳
在锅炉系统中，这意味着机组必须靠近燃烧室放置，使它们更容易受到灰烬的损坏
在之前的工作中，由东京都大学的村山彻教授领导的团队创造了一种新的块状氧化钒催化剂，它能在100到150摄氏度下高效工作
然而，较低的温度导致了另一个问题——水蒸气
在较低的温度下，工业废气通常含有10-20体积%的水蒸气
由于氧化钒催化剂在气体潮湿时性能严重下降，因此需要进一步的突破来充分利用这种新的催化材料
现在，同一个团队已经解决了这个问题，创造了一种新的，钨取代的整体氧化钒催化剂
通过用钨代替催化剂晶体结构中的一些钒，他们发现它不再容易受到性能大幅下降的影响
在150摄氏度时，当气体潮湿时，该小组以前的整体氧化钒催化剂的转化率从82%下降到47%，而新的钨取代催化剂的性能仅从> 99%的转化率下降到94%
这使得这种材料成为处理真正工业废气的理想材料
然而，更多的钨并不一定意味着更好的性能
研究小组发现，适量钨的未聚集原子分散是至关重要的
钨和钒都需要协同工作:在潮湿的条件下，钨取代的材料为铵离子的产生提供了更多的位置，铵离子然后可以与邻近钒离子附近的氮氧化物反应
该团队希望他们对机理的见解和他们的催化剂在现实条件下的优异性能将在不久的将来导致新的工业硫铬产品和更清洁的空气
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