贺泓院士团队在氮氧化物净化方面取得系列重要研究进展 : 在国家自然科学基金项目(项目编号:21637005,51822811)等资助下,贺泓院士团队(中国科学院生态环境研究中心、城市环境研究所)在铜基小孔分子筛催化剂用于氨选择性催化还原氮氧化物(NH3-SCR)研究方面取得重要研究进展。研究成果相继表发在:Appl. Catalysis B: Environmental(2篇),Catalysis Science and Technology和Chemical Engineering Journal上。 http://www.rcees.ac.cn/kyjz/202002/t20200228_5507082.html。 贺泓院士主持的“燃烧废气中氮氧化物催化净化基础研究 ”获得2019年国家自然科学奖二等奖,主要完成人:贺泓,余运波,单文坡,刘福东,徐文青。 大气中氮氧化物(NOx)是灰霾、光化学烟雾形成的重要前提污染物,对生态环境和人体健康造成了严重威胁。该项目针对移动源和固定源燃烧废气NOx排放控制开展系统研究,发现了氨选择性催化还原NOx(NH3-SCR)催化剂双位点紧密耦合的普适性规律,创制了高效NH3-SCR催化剂新体系,并成功指导了传统钒基催化剂的改进与工业化应用;发现了HC-SCR关键反应中间体与普适机理,提出了实现未来柴油-SCR的新途径;发现电子/结构助剂调变N2O分解规律,确立了N2O分解催化剂设计新原则。8篇代表性论文被SCI他引1703次,项目成果跻身本领域国际先进行列,为我国NOx减排做出了实质性贡献。 热烈祝贺贺泓研究员当选中国工程院院士。
2017年11月27日,中国工程院公布了中国工程院2017年院士增选结果,贺泓研究员当选为中国工程院环境与轻纺工程学部院士。2017年新增选中国工程院院士共67人。       
贺泓院士围绕大气污染物非均相转化过程中的环境催化科学技术问题,通过深入研究污染物催化转化机制与构效关系,取得了柴油车排放污染控制、室内空气净化和大气灰霾成因研究、开发及工程应用的系列成果。 贺泓院士发表《环境催化—原理及应用》专著一部,学术论文320余篇(SCI论文280余篇),其中以第一作者或责任作者在国内外著名学术刊物上发表论文236余篇。总被引9000余次,H指数49。爱思唯尔发布的2015和2016化学工程领域中国高被引学者榜单前十名。回国后申请国家发明专利60余项,已经授权41项,其中12项专利获得实施应用。2004年在中国科学院百人计划终期评估中被评为优秀,同年获得国家杰出青年基金资助;2005年获得GM(通用)中国科技成就奖;2006入选新世纪百千万人才工程国家级人选;2008年获科技奥运先进个人称号;2011年获国家技术发明二等奖(排名第一);2014年获国家科学技术进步奖二等奖(排名第一),同年领衔入选科技部创新人才推进计划重点领域创新团队,2016年入选国家万人计划领军人才,2017年获何梁何利基金科学与技术创新奖。

贺泓研究员荣获何梁何利基金“科学与技术创新奖-产业创新奖”2017年10月25日,何梁何利基金2017年度颁奖大会在北京举行。来自全国不同领域的52位科学家获得2017年度何梁何利基金“科学与技术成就奖”、“科学与技术进步奖”和“科学与技术创新奖”。中国科学院生态环境研究中心贺泓研究员荣获何梁何利基金“科学与技术创新奖-产业创新奖”。
何梁何利基金由香港爱国金融家何善衡、梁銶琚、何添、利国伟出于崇尚科学、振兴中华的热忱,于1994年创立。旨在奖励取得杰出成就和重大创新的科技工作者,促进中国科学与技术发展。

中科院战略性先导科技专项(B类)“大气灰霾追因与控制”举办结题总体验收会 2017年9月11日,中国科学院在北京组织召开B类战略性先导科技专项“大气灰霾追因与控制”(简称灰霾专项)结题总体验收会议。总体验收专家组由中科院副院长张涛院士任组长、中科院副院长丁仲礼院士任副组长,成员包括陈宜瑜院士、魏复盛院士、潘德炉院士、郝吉明院士、郭华东院士以及自高校、研究所和国家相关部委的学术领域专家、科研管理专家等17人。专项承担单位生态环境研究中心主任江桂斌院士和副主任庄绪亮研究员,中科院发展规划局、前沿科学与教育局、重大科技任务局、条件保障与财务局、国际合作局、办公厅、院档案馆、人事局、科学传播局、监督与审计局和科技促进发展局的主要负责人、灰霾专项及项目负责人等共计40余人参加了总体验收会议。 灰霾专项是中国科学院第一批启动的5个B类先导专项之一。在总体验收前灰霾专项完成了科技目标、科研管理、财务以及档案四个分项验收,并完成了亮点成果国际函评。专项在大气氧化性形成机理、复合污染条件下二次颗粒物爆发增长物理化学机制、气象条件及污染物传输对灰霾形成的影响等方面取得了一批国际瞩目的重要理论成果,提出了区别于伦敦烟雾和洛杉矶光化学烟雾的第三类霾化学烟雾的概念模型和理论框架,对我国后续一系列大气污染防控研究的重大科技计划的立项和实施起到了先导作用;研发了多项自主知识产权的核心技术,研发技术的推广应用成效显著,加强了我国大气科学研究的能力建设,推动了我国灰霾防控工作的开展。专项创新组织管理机制,通过凝练前瞻科技目标、动态调整科技布局、优化资源配置等一系列改革举措,聚焦国家重大战略需求,紧密结合国际科学前沿,创新能力显著提升;在专项支持下,培育了学科门类齐全、结构合理的大气灰霾研究的优秀团队,培养了一批具有国际影响力的学术带头人和优秀青年科技人才,研究团队在后续大气污染防控重大项目立项和实施过程中发挥了主导和核心骨干作用,专项向党中央和国务院提交的咨询报告中有11份被采用。

  会上专项首席科学家贺泓研究员从立项背景、总体目标、主要研究进展、国际专家评议、专项管理、人才培养、对大气灰霾防控及学科发展的影响等方面具体介绍了灰霾专项实施及管理总体情况。各分项验收专家组长分别宣读了科技目标、科技管理、财务分项和档案分项的验收意见。总体验收专家组在听取了专项实施情况工作报告、分项验收意见、审查了专项结题验收报告及相关佐证材料后,经过质询和综合评议,同意专项科技目标、科研管理、财务及档案分项验收意见,认为灰霾专项研发了多项自主知识产权的核心技术,取得了有重要国际影响的原创性研究成果,对我国大气环境学科发展起到了引领作用,为科学可行的灰霾控制技术和解决方案提供了关键科技支撑。专项已完成了预期任务目标,整体研究水平跻身国际先进行列。总体验收专家组一致同意该专项通过总体验收。


国家重点研发计划“满足国Ⅵ标准的柴油车排放控制关键技术及系统集成” 项目启动会暨课题实施方案论证会召开 2017年8月10日-11日, 国家重点研发计划“满足国Ⅵ标准的柴油车排放控制关键技术及系统集成”项目启动会暨课题实施方案论证会在中国重汽科技大厦(济南)召开。中国21世纪议程管理中心王磊处长、中科院前沿科学与教育局地球科学处段晓男处长、中国科学院生态环境研究中心庄绪亮副主任、中国重汽集团于天明总裁助理出席了会议。 项目首席贺泓研究员对会议进行了总结。他指出,项目组要从技术研发链的角度,提出各关键任务指标的时间节点;各课题要进一步细化研发方案,在规定时间内完成规定动作,以确保项目任务的完成。


余运波入选2017年度王宽诚率先人才计划“产研人才扶持项目” 2017年7月,中国科学院公布了2017年度王宽诚率先人才计划“产研人才扶持项目”入选者名单,生态环境研究中心余运波研究员入选2017年度王宽诚率先人才计划“产研人才扶持项目”。
王宽诚教育基金会将资助“产研人才”专项经费50万元,主要用于与企业进行合作交流、参加学习培训和人才培养等费用。
全院共10人入选2017年度王宽诚率先人才计划“产研人才扶持项目”。


“重型柴油车污染排放控制高效SCR技术研发及产业化”成果获2014年度国家科学技术奖
  1月9日上午,2014年度国家科学技术奖励大会在人民大会堂隆重举行。贺泓研究员主持的“重型柴油车污染排放控制高效SCR技术研发及产业化”项目荣获国家科学技术进步奖二等奖。

  该项目针对我国重型柴油车NOx和PM排放污染问题,提出了我国重型柴油车国IV达标的SCR技术路线,自主设计研发了具有国际先进水平的SCR催化剂及其制备技术,在我国首次研发成功并量产了大尺寸SCR催化剂载体,自主开发了高精度还原剂供给系统与车载故障诊断技术,实现了SCR系统与柴油车的匹配集成、车型配套与达标认证。打造了具有自主知识产权的国产化“大尺寸催化剂载体—催化剂生产与封装—匹配控制技术与集成”这一完备的技术产业链,形成了国内最大的重型柴油车SCR后处理系统生产供应体系。

  “重型柴油车污染排放控制高效SCR技术研发及产业化”项目主要完成人为贺泓、王树汾、潘吉庆、资新运、刘洋、苏大辉、余运波、郭庆波、刘福东、李腾英,主要完成单位为中国科学院生态环境研究中心、中国重型汽车集团有限公司、北京奥福(临邑)精细陶瓷有限公司、中国人民解放军军事交通学院、无锡威孚力达催化净化器有限责任公司、浙江铁马科技股份有限公司。


2015年1月10日

贺泓研究员主持的"室温催化氧化甲醛和催化杀菌技术及其室内空气净化设备"项目荣获2011年度国家技术发明奖二等奖。 本项目研究发明了室温催化氧化甲醛的负载型贵金属催化剂和室温催化杀菌的系列载银无机催化材料规模化制备技术,应用该技术研制的新型空气净化器引领和推动了行业的科技进步,取得了良好的社会效益和经济效益。本项目其他获奖人员包括:陈运法,张长斌,何鲁敏,刘东方,姜风。中国科学院共获得国家技术发明奖6项。

第六届亚太催化大会(The Sixth Asia-Pacific Congress on Catalysis, APCAT6)于2013年10月13日至17日在台北国际会议中心举行。该学术会议是亚太地区催化学科领域的盛会,本次会议内容涵盖生物催化、生物质转化、催化剂制备及表征、环境催化、均相催化、工业催化及清洁生产、膜及分离技术、模型催化及表面科学、纳米催化、新能源、光催化、多孔材料等众多催化科学热点研究领域。
大气污染控制中心刘福东助理研究员在环境催化单元做了题为The tuning of surface acidity and redox ability of Fe2O3 by simple WOx deposition for the selective catalytic reduction of NOx with NH3的口头报告,并获得青年学者奖助计划资助(Grants and Fellowship Program for Junior Researchers)。本次会议共有15名青年学者获得该资助,用以表彰在催化领域做出了突出成绩并致力于更深层次催化研究的青年学者。 刘福东主要研究方向为环境催化和大气污染控制,在固定源和移动源氮氧化物催化净化技术研究方面,取得了一系列创新性成果,在Chem Commun, J Catal, Appl Catal B, ChemCatChem, J Phys Chem C, Catal Sci Technol等期刊上累计发表20余篇学术论文。在2012年于德国慕尼黑举行的第15届世界催化大会上,刘福东还获得了国际催化协会青年科学家奖(2012 IACS Young Scientist Award in the 15th International Conference of Catalysis),说明其研究成果获得了国际催化同行的关注和肯定。刘福东于2013年加入中国科学院青年创新促进会,并获2013年度中国科学院卢嘉锡青年人才奖。


2013年10月23日
大气污染控制中心余运波副研究员获得国际埃尼奖(Eni Award)2014年度候选提名。
埃尼奖是由意大利跨国石油天然气巨头埃尼公司于2007年正式设立,旨在表彰能源与环境领域的创新性科学研究,是该研究领域最权威的奖项之一,也被誉为国际能源界的非官方诺贝尔奖,每项奖金20万欧元。该奖的评选委员会成员由来自于斯坦福大学、麻省理工学院、剑桥大学、哈佛大学、斯图加特大学等全球一流高校和院所的科学家组成。埃尼奖通过对科研人员的表彰,以鼓励更多学者深入研究能源与环境问题,传播最新的研究成果,促进能源的高效利用以及创新技术的开发与应用。该奖项以往的60余名获奖者分别来自于美国、英国、法国、德国、意大利、西班牙、比利时、希腊、瑞士、芬兰等10个国家,其中包括了三名诺贝尔奖获得者,目前我国尚无学者获此奖项。

  余运波副研究员长期致力于碳氢化合物选择性催化还原氮氧化物研究,取得了创新性的研究成果,在J. Catal., Appl. Catal. B, J. Phys. Chem. B, Catal. Today 等杂志累计发表30余篇。埃尼奖只有获得其科学委员会提名、邀请后才能申请,说明以上研究成果获得了国际环境领域的关注与肯定。


2013年10月21日

我组刘福东博士入选2013年度中国科学院青年创新促进会成员会员、并获2013年度中国科学院"卢嘉锡青年人才奖"

中国科学院人事教育局近期发文公布了2013年度中国科学院青年创新促进会(简称青年促进会)会员名单,我组刘福东博士入选,中国科学院于2013年起给予相应经费支持。“青年促进会”旨在加强对青年科技人才的培养和支持,促进其提升科研活动组织能力和综合素质,拓宽学术视野,造就新一代学术技术带头人。青年促进会实行会员制,任期4年,以向会员提供科研活动与培训支持、组织会员开展学术交流合作等方式培养青年人才。
此外,2013年度中国科学院王宽诚人才奖获奖名单也于近日公布。经单位推荐、专家评审和王宽诚教育基金会审定,全院共有50位在科技创新工作中取得突出成绩的青年科技人员获“卢嘉锡青年人才奖”,我组刘福东博士喜获该奖。“中国科学院卢嘉锡青年人才奖”由中国科学院与王宽诚教育基金会于2008年联合设立,旨在吸引和凝聚创新思想活跃的青年人才,鼓励青年人才面向国家战略需求和国际学科前沿,在创新实践活动中锻炼成长,奖励在各学科领域做出突出贡献的青年科技人才。

2012年2月14日上午,2011年度国家科技奖励大会在人民大会堂隆重举行,由贺泓研究员主持的"室温催化氧化甲醛和催化杀菌技术及其室内空气净化设备"项目荣获国家技术发明奖二等奖。本项目研究发明了室温催化氧化甲醛的负载型贵金属催化剂和室温催化杀菌的系列载银无机催化材料规模化制备技术,应用该技术研制的新型空气净化器引领和推动了行业的科技进步,取得了良好的社会效益和经济效益。
本项目其他获奖人员包括:陈运法,张长斌,何鲁敏,刘东方,姜风。
中国科学院共获得国家技术发明奖6项。

第六届国际环境催化大会成功召开

2010年9月12日-15日,由中国科学院生态环境研究中心主办的第六届国际环境催化大会(6th International Conference on Environmental Catalysis,ICEC 2010)在北京国际会议中心召开。本届大会主席中国科学院大连化学物理研究所李灿院士,国家自然基金委化学部常务副主任梁文平研究员和中国科学院生态环境研究中心主任曲久辉院士分别在开幕式上致辞。

环境催化作为环境保护和绿色化学的重要科学与技术基础和实现途径,是催化领域发展最为迅速、成就最为显著的学科方向之一。国际环境催化大会是环境催化领域的高学术水平的会议,前5届大会分别在意大利比萨、美国迈阿密、日本东京、德国海德堡、英国贝尔法斯特举行,在环境催化领域产生了很大影响。在全球气候变化、环境污染和能源危机等问题引起广泛关注的背景下,本届大会由中国科学院生态环境研究中心负责主办,中国科学院大连化学物理研究所李灿院士担任本届大会主席,中国科学院生态环境研究中心贺泓研究员担任大会组委会共同主席。本届大会得到了中国科学院和国家自然科学基金委的支持。

本届大会邀请了来自英国、日本、美国、意大利、中国的6位环境催化领域著名科学家做了精彩的大会报告,他们分别介绍了在环境催化基础研究、机动车尾气净化催化剂、CO2捕集和转化中的催化和吸附材料、生物质能源转化过程中的新催化材料、环境光催化净化水和空气等方面的前沿进展。本届大会收到475篇论文投稿,共有来自26个国家和地区的398位代表参加了本届大会。通过审稿选出的16位基调报告人和117名口头报告人分别围绕机动车尾气催化净化最新研究进展、催化净化水和空气、可持续洁净能源转化过程中的催化科学和技术、温室气体催化消除、绿色化学的催化过程等8个议题进行了分会报告。另有219篇墙报分两场进行了展示和讨论,来自中国、德国、荷兰、意大利、土耳其的10位参会者获得了优秀墙报奖。

本届大会展示了近年来环境催化领域所取得的最新研究进展,大会、分会和墙报会场精彩纷呈、气氛活跃,很好地达到了促进了各国研究者之间交流与合作的目的,与会代表给予了高度评价。

第七届国际环境催化大会将于2012年9月在法国里昂举行。


第六届国际环境催化大会(6th International Conference on Environmental Catalysis,ICEC6)将于2010年9月12-15日在北京召开。国际环境催化大会是环境催化领域的高学术水平的会议,具有很高的国际知名度。该大会于1995年在意大利比萨首次举行,随后分别于1998年在美国迈阿密、2001年在日本东京、2005年在德国海德堡、2008年在英国贝尔法斯特举行,已举办了5届,在环境催化领域产生了很大影响,促进了各国研究者之间的合作与交流。在全球气候变化、环境污染和能源危机等问题引起广泛关注的背景下,本届大会由中国科学院生态环境研究中心负责主办。中国科学院大连化学物理研究所李灿院士担任本届大会主席,中国科学院生态环境研究中心贺泓研究员担任大会组委会共同主席。

本届大会将继承前几届大会的传统,展示近年来环境催化领域在科学和工程上所取得的最新研究进展,推进全球环境催化科学的交流及其在环境保护和发展新能源方面的应用,并为学术界和工业界研究者提供交流和学习的平台。大会将邀请国内外著名学者和专家就环境催化领域的研究和应用前沿进展做精彩报告,详细信息请见会议网站www.icec2010.org或通过电子邮件与我们联系info@icec2010.org。大会组委会诚挚邀请国内外环境催化领域的专家、学者、技术人员和相关企业参加本届大会。
征文范围:

1) 机动车尾气催化净化最新研究进展;

2) 用于空气和水质净化的催化科学和技术;

3) 可持续洁净能源转化过程中的催化科学和技术;

4) 温室气体的催化消除;

5) 涉及绿色化学的催化过程。
征文要求:
论文符合主题范围,且未在国内外学术期刊上正式发表。
论文详细摘要以A4纸不超过1页为宜。来稿经审阅后将编入会议论文集。优秀稿件经审稿后将在《Catalysis Today》上发表

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氨选择性催化还原(NH3-SCR)NOx研究

由于化石燃料消耗(固定源和移动源)排放到大气中的氮氧化物(NOx)所引发的酸沉降、光化学烟雾、灰霾是当今突出的大气环境问题。氨选择性催化还原NOx(NH3-SCR)是当前催化净化固定源和移动源稀燃尾气排放NOx的主流技术,满足应用需求的高活性和高稳定性的NH3-SCR催化剂是该领域的研究热点。

1. 金属氧化物NH3-SCR催化剂

1.1. 低钒高效NH3-SCR催化剂设计及构效关系研究

研究通过控制载体TiO2表面硫含量设计合成出了低聚态氧化钒活性中心结构,实现了在低钒负载量(1 wt.% V2O5/TiO2)下低温SCR活性的显著提升;同时,借助量子化学计算方法从原子水平阐明了钒基SCR催化剂去除NOx的微观基元反应全过程,明确了聚合态下钒物种间的耦合作用缩短了活性位再生的反应路径,并显著降低决速步能垒。理论和实验均证实,低聚态钒氧物种的催化活性明显高于单体钒氧物种,是低温SCR去除NOx的活性位。以此为理论依据,成功指导了传统钒基SCR催化剂的改进,并实现了高效钒基SCR催化剂的工业化应用。(Sci. Adv., 2018, 4, eaau4637; Chin. J. Catal., 2014, 35, 1438; Catal. Sci. Technol., 2020, 10, 311)

NH3-SCR催化循环路径:(A)单体钒氧物种表面;(B)低聚态钒氧物种表面

1.2. 新型Ce基氧化物催化剂

基于对NH3-SCR催化反应机制的深入分析,提出了NH3-SCR催化剂氧化/还原位点与酸性位点紧密耦合的原则,指导了高性能复合金属氧化物催化剂的设计。首次以稀土元素Ce的氧化物作为NH3-SCR催化剂的氧化还原组分,与酸性组分TiO2进行耦合,成功开发了Ce基氧化物催化剂;通过制备方法优化,提高了Ce与Ti的耦合程度,改善了催化活性;通过助剂添加,同时提升了催化剂的氧化还原性和表面酸性,拓宽了温度窗口;以W完全替代Ti实现Ce与W氧化物的高度耦合,合成了性能优异的Ce-W氧化物催化剂,发动机台架测试表明,所合成的Ce-W氧化物催化剂可以使国产重型柴油车尾气NOx排放达到国五标准要求;最近,通过引入第三组分,进一步改善了催化剂的水热稳定性。(Catal. Commun., 2008, 9, 1453; Chem. Commun., 2011, 47, 8046; ChemCatChem., 2011, 3, 1286; Appl. Catal. B, 2012,115-116, 100; Chem. Commun. 2014, 50, 8445; Chin. J. Catal., 2014, 35, 1251; Catal. Commun., 2015, 59, 226; Catal. Sci. Technol., 2015, 5, 2290; Environ. Sci. Technol., 2018, 52, 11769; J. Catal., 2019, 369, 372)

Ce-W复合氧化物催化剂的NH3-SCR活性与发动机台架测试结果

1.3. 新型Fe基氧化物催化剂 

在氧化/还原位点与酸性位点紧密耦合原则的指导下,基于Fe氧化物优异的氧化/还原性能和TiO2的酸性特质设计了新型Fe-Ti复合氧化物催化剂,Fe和Ti通过双氧桥结合形成短程有序结构,在原子尺度上实现了氧化/还原中心和酸性中心的紧密耦合,该催化剂在保持高NH3-SCR活性的同时,具有优异的抗H2O和SO2中毒性能。最近,通过将Fe氧化物与WO3进行耦合,合成了同样具有优异NH3-SCR催化性能的Fe-W氧化物催化剂。(Chem. Commun., 2008, 2043; Appl. Catal. B, 2010, 96, 408; J. Phys. Chem. C, 2010, 114, 16929; App. Catal. B, 2011,103, 369; App. Catal. B, 2018, 230, 165)

Fe-Ti氧化物催化剂及其NH3-SCR活性和抗H2O/SO2中毒性能

以氧化/还原位点与酸性位点紧密耦合为催化剂设计原则,以变价金属Ce、Fe、Mn为氧化/还原组分,以Ti、W为酸性组分,设计开发了新型高效的系列复合金属氧化物催化剂,为该类催化剂的实际应用奠定了扎实的理论基础。同时,也为传统钒基催化剂的低温活性改进与操作温度拓宽提供了理论依据,并成功实现了适合我国应用特点的钒基催化剂国产化。以上研究成果获得2019年国家自然科学奖二等奖。


2019年国家自然科学奖二等奖

2. 离子交换型分子筛NH3-SCR催化剂

2.1. 高稳定性的Cu-CHA小孔分子筛

满足国六标准的DOC+DPF+SCR+AOC后处理组合技术对SCR催化剂的水热稳定性提出了更高要求。通过一步合成法,制备了具有高NH3-SCR活性和优异水热稳定性的Cu基菱沸石小孔分子筛Cu-SSZ-13和Cu-SAPO-34。(Environ. Sci. Technol., 2014, 48, 566; Chem. Eng. J., 2016, 294, 254)

一步合成的Cu-SSZ-13和Cu-SAPO-34的NH3-SCR活性

2.2. Cu-CHANH3-SCR反应机制

发现Cu-SSZ-13小孔分子筛催化剂存在反常的快速SCR现象:即在SCR反应条件下,NO2的存在不仅没能促进Cu-SSZ-13催化剂上NH3-SCR反应的进行,反而抑制了SCR反应中NOx的还原。这是由于相比于CHA的孔道直径大小(~3.8 Å),NO2的反应动力学半径较大,较难扩散进孔道,因而容易与NH3在酸性位上反应进而积累形成NH4NO3,严重堵塞分子筛孔道,进而抑制NO在孔道内部活性位(Cu)上的反应。当反应温度高于NH4NO3的分解温度,NH4NO3分解,从而NO的反应活性恢复。H-SSZ-13载体上标准和快速NH3-SCR对比实验表明,标准SCR反应条件下,NO只能在Cu活性位上被还原;在快速SCR反应条件下,NO可在酸性位上通过快速SCR反应途径被还原。(Catal. Sci. Technol., 2014, 4, 1104; J. Phys. Chem. C, 2018, 122, 25948)

不同NO2/NOx反应条件下Cu-SSZ-13催化剂的催化性能

CHA孔道大小与反应物(NO, NH3和NO2)分子大小示意图

2.3. Cu基小孔分子筛的水热老化失活机制

相比于新鲜样品(FR-Cu-SSZ-13),750 ℃水热老化后的样品(HA-Cu-SSZ-13)的NH3-SCR催化性能明显降低,活性窗口变窄。750 ℃二氧化硫和水共同老化后的样品(SA-Cu-SSZ-13)的活性进一步降低。H2-TPR、EPR、DRIFTS、XRD和NMR等的测试表明,活性Cu2+物种向CuOx的积聚和分子筛骨架脱Al是Cu-SSZ-13催化剂水热老化失活的主要原因。SO2增强老化氛围中的酸性,促进活性Cu2+物种向CuOx积聚和分子筛骨架脱Al。(Catal. Today, 2019, 320, 84; Appl. Catal. B, 2020, 266, 118655)

Cu-SAPO-34具有比Cu-SSZ-13更优的高温水热稳定性,但在100 ℃以下的潮湿环境中Cu-SAPO-34容易发生分子筛骨架中Si-O-Al的断裂,铜物种迁移,从而导致催化剂失活。在一步合成法制备Cu-SAPO-34时引入少量的Ce,可以在一定程度上提高Cu-SAPO-34的低温水热稳定性。(Catal. Commun., 2016, 81, 20)

FR-Cu-SSZ-13、HA-Cu-SSZ-13和SA-Cu-SSZ-13在标准SCR反应中的NOx和NH3转化率

高温水(硫)老化失活机制示意图

2.4. 新型Cu基小孔分子筛用于NH3-SCR反应

Cu-SSZ-39(AEI构型)具有与Cu-SSZ-13(CHA构型)相似的构型,区别在于两者的双六元环(D6R)的排列方式不同,AEI构型中D6R是镜面对称结构,而在CHA构型中D6R是平行结构。这使AEI具有比CHA更弯曲的孔道结构,从而在水热老化过程中不易脱Al,使骨架稳定。另一方面,Cu-SSZ-39中包含更多的“对Al”结构,这使Cu-SSZ-39中的Cu2+物种更加稳定。因此Cu-SSZ-39具有比Cu-SSZ-13更优异的水热稳定性。(Appl. Catal. B, 2020, 264, 118511)

Cu-SSZ-39和Cu-SSZ-13在水热老化前后的NH3-SCR性能

Cu-SSZ-50具有的RTH构型包含两种八元环孔道结构,且同时存在两种差异较大的活性位,分别为位于八元环附近的高活性α物种和位于rth笼附近的较为惰性的β物种。具有高活性α物种的Cu-SSZ-50具有优异的NH3-SCR性能,而只含有β物种的Cu-SSZ-50低温性能较差,高温性能较好。水热老化后,Cu-SSZ-50的催化性能明显降低,主要是由于高活性的α物种容易迁移至惰性位。而具有高Cu负载量的Cu4.4-SSZ-50限制了Cu物种的移动,保留了部分高活性α物种,因为表现了更好的水热稳定性。(Catal. Sci. Technol., 2019, 9, 106)

不同Cu负载量的Cu-SSZ-50的NH3-SCR催化性能和Cu物种在Cu-SSZ-50中的落位

水热老化后的Cu-SSZ-50催化剂的NH3-SCR性能和水热老化失活机制

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59) Yulong Shan, Jinpeng Du, Yunbo Yu, Wenpo Shan, Xiaoyan Shi*, Hong He*, Precise control of post-treatment significantly increases hydrothermal stability of in-situ synthesized Cu-zeolites for NH3-SCR reaction, Appl. Catal. B, 266, (2020) 118655.

58) Yulong Shan, Wenpo Shan, Xiaoyan Shi, Jinpeng Du, Yunbo Yu*, Hong He*, A comparative study of the activity and hydrothermal stability of Al-rich Cu-SSZ-39 and Cu-SSZ-13, Appl. Catal. B, 264, (2020) 118511.

57) Na Zhu, Wenpo Shan*, Zhihua Lian, Yan Zhang, Kuo Liu, Hong He, A superior Fe-V-Ti catalyst with high activity and SO2 resistance for the selective catalytic reduction of NOx with NH3. J. Hazard. Mater., 382, (2020) 120970.

56) Zhihua Lian, Shaohui Xin, Na Zhu, Qiang Wang, Jun Xu, Yan Zhang, Wenpo Shan*, Hong He, Effect of treatment atmosphere on the vanadium species of V/TiO2 catalysts for the selective catalytic reduction of NOx with NH3. Catal. Sci. Technol, 10, (2020) 311-314.

55) Yulong Shan, Xiaoyan Shi, Jinpeng Du, Zidi Yan, Yunbo Yu, Hong He*, SSZ-13 synthesized by solvent-free method: A potential candidate for NH3-SCR catalyst with high activity and hydrothermal stability, Ind. Eng. Chem. Res., 58, (2019) 5397-5403.  

54) Yulong Shan, Xiaoyan Shi, Zidi Yan, Jingjing Liu, Yunbo Yu, Hong He*, Deactivation of Cu-SSZ-13 in the presence of SO2 during hydrothermal aging, Catal. Today, 320, (2019) 84-90.  

53) Guangyan Xu, Jinzhu Ma, Lian Wang, Zhihui Lv, Shaoxin Wang, Yunbo Yu*, Hong He*, The mechanism of the H2 effect on NH3-SCR over Ag/Al2O3: Kinetic and DRIFTS studies, ACS Catal., 9, (2019) 10489-10498.

52) Yulong Shan, Xiaoyan Shi, Jinpeng Du, Yunbo Yu, Hong He*, Cu-exchanged RTH-type zeolites for NH3-selective catalytic reduction of NOx: Cu distribution and hydrothermal stability, Catal. Sci. Technol., 9, (2019) 106-115.

51) Guangzhi He, Bo Zhang, Hong He*, Xueyan Chen, Yulong Shan, Atomic-scale insights into zeolite-based catalysis in N2O decomposition, Sci. Total Environ., 673, (2019) 266-271.

50) Kuo Liu, Zidi Yan, Hong He, Qingcai Feng, Wenpo Shan*, The effect of H2O on a vanadium-based catalyst for NH3-SCR at low temperatures: a quantitative study of the reaction pathway and active sites, Catal. Sci. Technol., 9, (2019) 5593-5604.

49) Kuo Liu, Hong He*, Yunbo Yu, Zidi Yan, Weiwei Yang, Wenpo Shan, Quantitative study of the NH3-SCR pathway and the active site distribution over CeWOx at low temperatures, J. Catal., 369, (2019) 372-384.

48) Wen Xie, Yunbo Yu*, Hong He*, Shape dependence of support for the NOx storage and reduction catalyst, J. Environ. Sci. 75, (2019) 396-407.

47) Na Zhu, Zhihua Lian, Yan Zhang, Wenpo Shan*, Hong He, The promotional effect of H2 reduction treatment on the low-temperature NH3-SCR activity of Cu/SAPO-18, Appl. Surf. Sci., 483 (2019) 536-544.

46) Na Zhu, Zhihua Lian, Yan Zhang, Wenpo Shan*, Hong He, Improvement of low-temperature catalytic activity over hierarchical Fe-Beta catalysts for selective catalytic reduction of NOx with NH3, Chin. Chem. Lett., 30 (2019) 867-870.

45) Zhihua Lian, Wenpo Shan, Meng Wang, Hong He*, Qingcai Feng*, The balance of acidity and redox capability over modified CeO2 catalyst for the selective catalytic reduction of NO with NH3, J. Environ. Sci. 79, (2019) 273-279.

44) Guangzhi He, Zhihua Lian, Yunbo Yu, Yang Yang, Kuo Liu, Xiaoyan Shi, Zidi Yan, Wenpo Shan, Hong He*, Polymeric vanadyl species determine the low-temperature activity of V-based catalysts for the SCR of NOx with NH3, Sci. Adv., 4, (2018) eaau4637.  

43) Zidi Yan, Xiaoyan Shi*, Yunbo Yu, Hong He, Alkali resistance promotion of Ce doped vanadium-titanic based NH3-SCR catalysts, J. Environ. Sci., 73, (2018) 155-161.

42) Jingjing Liu, Xiaoyan Shi, Yulong Shan, Zidi Yan, Wenpo Shan, Yunbo Yu, Hong He*, Hydrothermal stability of CeO2-WO3-ZrO2 mixed oxides for selective catalytic reduction of NOx by NH3, Environ. Sci. Technol., 52, (2018) 11769-11777.  

41) Yulong Shan, Xiaoyan Shi, Guangzhi He, Kuo Liu, Zidi Yan, Yunbo Yu, Hong He*, Effect of NO2 addition on the NH3-SCR over small-pore Cu-SSZ-13 zeolites with varying Cu loadings, J. Phys. Chem. C, 122, (2018) 25948-25953.

40) Wenpo Shan, Yang Geng, Yan Zhang, Zhihua Lian, Hong He*, A CeO2/ZrO2-TiO2 catalyst for the selective catalytic reduction of NOx with NH3, Catalysts, 8, (2018) 592-603.

39) Zhihua Lian, Wenpo Shan, Yan Zhang, Meng Wang, Hong He*, Morphology-dependent catalytic performance of NbOx/CeO2 catalysts for selective catalytic reduction of NOx with NH3, Ind. Eng. Chem. Res., 57, (2018) 12736-12741.

38) Fudong Liu, Wenpo Shan, Zhihua Lian, Jingjing Liu, Hong He*, The smart surface modification of Fe2O3 by WOx for significantly promoting the selective catalytic reduction of NOx with NH3, Appl. Catal. B, 230, (2018) 165-176.

37) Can Niu, Xiaoyan Shi, Fudong Liu, Kuo Liu, Lijuan Xie, Yan You*, Hong He*, High hydrothermal stability of Cu-SAPO-34 catalysts for the NH3-SCR of NOx, Chem. Eng. J., 294, (2016) 254-263.

36) Can Niu, Xiaoyan Shi*, Kuo Liu, Yan You, Shaoxin Wang, Hong He, A novel one-pot synthesized CuCe-SAPO-34 catalyst with high NH3-SCR activity and H2O resistance. Catal. Commun., 81, (2016) 20–23.

35) Weiwei Yang, Fudong Liu*, Lijuan Xie, Zhihua Lian, Hong He*, The Effect of V2O5 Additive on the SO2 Resistance of Fe2O3/AC Catalyst for NH3-SCR of NOx at Low Temperatures, Ind. Eng. Chem. Res., 55, (2016) 2677-2685.

34) Shipeng Ding, Fudong Liu*, Xiaoyan Shi, Hong He*, Promotional effect of Nb additive on the activity and hydrothermal stability for the selective catalytic reduction of NOx with NH3 over CeZrOx catalyst, Appl. Catal. B, 180, (2016) 766-774.

33) Xiaoyan Shi*, Hong He, Lijuan Xie, The effect of Fe species distribution and acidity of Fe-ZSM-5 on the hydrothermal stability and SO2 and hydrocarbons durability in NH3-SCR reaction, Chin. J. Catal., 36, (2015) 649-656.

32) Shipeng Ding, Fudong Liu*, Xiaoyan Shi, Kuo Liu, Zhihua Lian, Lijuan Xie, Hong He*, Significant promotion effect of Mo additive on novel Ce-Zr mixed oxide catalyst for the selective catalytic reduction of NOx with NH3, ACS Appl. Mater. Interfaces., 7, (2015) 9497-9506.

31) Lijuan Xie, Fudong Liu, Xiaoyan Shi, Feng-Shou Xiao, Hong He*, Effects of post-treatment method and Na co-cation on thehydrothermal stability of Cu–SSZ-13 catalyst for the selective catalytic reduction of NOx with NH3, Appl.Catal. B., 179, (2015) 206-212.

30) Kuo Liu, Fudong Liu, Lijuan Xie, Wenpo Shan, Hong He*, DRIFTS study of a Ce-W mixed oxide catalyst for the selective catalytic reduction of NOx with NH3, Catal. Sci. Technol., 5, (2015) 2290-2299.

29) Zhihua Lian, Fudong Liu*, Hong He*, Kuo Liu, “Nb-doped VOx/CeO2 catalyst for NH3-SCR of NOx at low temperatures, RSC Adv., 5, (2015) 37675-37681.

28) Wenpo Shan, Fudong Liu*, Yunbo Yu, Hong He*, Chenglin Deng, Xinyun Zi, High-efficiency reduction of NOx emission from diesel exhaust using a CeWOx catalyst, Catal. Commun., 59, (2015) 226-228. 

27) Zhihua Lian, Fudong Liu, Hong He*, Effect of preparation methods on the activity of VOx/CeO2 catalysts for the selective catalytic reduction of NOx with NH3, Catal. Sci. Technol., 5(1), (2015) 389-396. 

26) Zhihua Lian, Jinzhu Ma, Hong He*, Decomposition of high-level ozone under high humidity over Mn–Fe catalyst: The influence of iron precursors, Catal. Commun., 59, (2015) 156-160.

25) Zhihua Lian, Fudong Liu, Hong He*, Enhanced activity of Ti-modified V2O5/CeO2 catalyst for the selective catalytic reduction of NOx with NH3, Ind. Eng. Chem. Res., 53, (2014) 19506-19511.

24) Wenpo Shan, Fudong Liu, Yunbo Yu, Hong He*, The use of ceria for the selective catalytic reduction of NOx with NH3, Chin. J. Catal., 35, (2014) 1251-1259.

23) Fudong Liu, Wenpo Shan, Dawei Pan, Tengying Li, Hong He*, Selective catalytic reduction of NOx by NH3 for heavy-duty diesel vehicles, Chin. J. Catal., 35, (2014) 1438-1445.

22) Fudong Liu, Yunbo Yu, Hong He*, Environmentally-benign catalysts for the selective catalytic reduction of NOx from diesel engines: Structure-activity relationship and reaction mechanism aspects, Chem. Commun., 50 (62), (2014) 8445-8463.

21) Zhihua Lian, Fudong Liu, Hong He*, Xiaoyan Shi, Jiansong Mo, Zhongbiao Wu, Manganese–niobium mixed oxide catalyst for the selective catalytic reduction of NOx with NH3 at low temperatures, Chem. Eng. J., 250, (2014) 390-398.

20) Lijuan Xie, Fudong Liu, Kuo Liu, Xiaoyan Shi, Hong He*, Inhibitory effect of NO2 on the selective catalytic reduction of NOx with NH3 over one-pot synthesized Cu-SSZ-13 catalyst, Catal. Sci. Technol., 4, (2014) 1104-1110.

19) Lijuan Xie, Fudong Liu, Limin Ren, Xiaoyan Shi, Fengshou Xiao, Hong He*, Excellent performance of one-pot synthesized Cu-SSZ-13 catalyst for the selective catalytic reduction of NOx with NH3, Environ. Sci. Technol., 48, (2014) 566-572.

18) Fudong Liu, Hong He*, Lijuan Xie, XAFS study on the specific deoxidation behavior of iron titanate catalyst for the selective catalytic reduction of NOx with NH3, ChemCatChem., 5, (2013) 3760-3769.

17) Xiaoyan Shi, Fudong Liu, Lijuan Xie, Wenpo Shan, Hong He*, NH3‑SCR performance of fresh and hydrothermally aged Fe-ZSM‑5 in standard and fast selective catalytic reduction reactions, Environ. Sci. Technol., 47, (2013) 3293-3298.

16) Fudong Liu, Wenpo Shan, Zhihua Lian, Lijuan Xie, Weiwei Yang, Hong He*, Novel MnWOx catalyst with remarkable performance for low temperature NH3-SCR of NOx, Catal. Sci. Technol., 3, (2013) 2699-2707.

15) Fudong Liu, Hong He*, Zhihua Lian, Wenpo Shan, Lijuan Xie, Kiyotaka Asakura, Weiwei Yang, Hua Deng, Highly dispersed iron vanadate catalyst supported on TiO2 for the selective catalytic reduction of NOx with NH3, J. Catal., 307, (2013) 340-351.

14) Fudong Liu, Kiyotaka Asakurab*, Pengyang Xie, Jianguo Wang,Hong He*, An XAFS study on the specific microstructure of active species in iron titanate catalyst for NH3-SCR of NOx, Catal. Today, 201, (2013) 131-138.

13) Wenpo Shan, Fudong Liu*, Hong He*, Xiaoyan Shi, Changbin Zhang, An environmentally-benign CeO2-TiO2 catalyst for the selective catalytic reduction of NOx with NH3 in simulated diesel exhaust, Catal. Today, 184, (2012) 160-165.

12) Wenpo Shan, Fudong Liu*, Hong He*, Xiaoyan Shi, Changbin Zhang, A superior Ce-W-Ti mixed oxide catalyst for the selective catalytic reduction of NOx with NH3, Appl. Catal. B, 115-116, (2012) 100-106.

11) Fudong Liu, Hong He*, Changbin Zhang, Wenpo Shan, Xiaoyan Shi, Mechanism of the selective catalytic reduction of NOx with NH3 over environmental-friendly iron titanate catalyst, Catal. Today, 175(1), (2011) 18-25.

10) Wenpo Shan, Fudong Liu*, Hong He*, Xiaoyan Shi, Changbin Zhang, The Remarkable Improvement of a Ce-Ti based Catalyst for NOx Abatement, Prepared by a Homogeneous Precipitation Method, ChemCatChem., 3, (2011) 1286-1289.

9) Wenpo Shan, Fudong Liu*, Hong He, Xiaoyan Shi, Changbin Zhang, Novel cerium-tungsten mixed oxide catalyst for the selective catalytic reduction of NOx with NH3, Chem. Commun., 47, (2011) 8046-8048.

8) Fudong Liu, Kiyotaka Asakura, Hong He*, Yongchun Liu,Wenpo Shan, Xiaoyan Shi, Changbin Zhang, Influence of calcination temperature on iron titanate catalyst for the selective catalytic reduction of NOx with NH3, Catal. Today, 164, (2011) 520-527.

7) Fudong Liu, Kiyotaka Asakura, Hong He*, Wenpo Shan, Xiaoyan Shi, Changbin Zhang, Influence of sulfation on iron titanate catalyst for the selective catalytic reduction of NOx with NH3, Appl. Catal. B, 103, (2011) 369-377.

6) Fudong Liu, Hong He*, Structure-activity relationship of iron titanate catalysts in the selective catalytic reduction of NOx with NH3, J. Phys. Chem. C, 114, (2010) 16929-16936.   

5) Fudong Liu, Hong He*, Selective catalytic reduction of NO with NH3 over manganese substituted iron titanate catalyst: Reaction mechanism and H2O/SO2 inhibition mechanism study, Catal. Today, 153,(2010) 70-76.

4) Fudong Liu, Hong He*, Changbin Zhang, Zhaochi Feng, Lirong Zheng, Yaning Xie, Tiandou Hu, Selective catalytic reduction of NO with NH3 over iron titanate catalyst: Catalytic performance and characterization, Appl. Catal. B, 96, (2010) 408-420.

3) Fudong Liu, Hong He*, Yun Ding, Changbin Zhang, Effect of manganese substitution on the structure and activity of iron titanate catalyst for the selective catalytic reduction of NO with NH3, Appl. Catal. B, 93, (2009) 194-204.  

2) Wenqing Xu, Hong He*, Yunbo Yu, Deactivation of a Ce/TiO2 catalyst by SO2 in the selective catalytic reduction of NO by NH3, J. Phys. Chem. C, 113, (2009) 4426-4432.

1) Wenqing Xu, Yunbo Yu, Changbin Zhang, Hong He*, Selective catalytic reduction of NO by NH3 over a Ce/TiO2 catalyst, Catal. Commun., 9, (2008) 1453-1457.

 
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