Nye fund hjælper med at designe meget effektiv metaloxidkatalysator til fjernelse af ozon

Atmosfærisk ozon (O ₃ ) er blevet en af ​​de største luftforurenende stoffer. Katalytisk nedbrydning er en effektiv og økonomisk teknologi i O ₃ fjernelse, hvor metaloxider kan tjene som omkostningseffektive katalysatorer, der erstatter ædelmetaller.

Et forskerhold ledet af prof. Chen Yunfa fra Institute of Process Engineering (IPE) fra det kinesiske videnskabsakademi demonstrerede elektrongenerering, kompensation og overførsel mellem ZnO og O ₃ gennem tuning af krystaldefekter i ZnO.

Undersøgelsen blev offentliggjort i Anvendt katalyse B:Miljø den 6. juni. Resultaterne kan hjælpe med at designe og syntetisere meget effektive metaloxidkatalytiske materialer til luftrensning.

"Effektiviteten af ​​metaloxider bør forbedres til ædelmetalniveau, og dermed elektronoverførselsmekanismen mellem metaloxider og O ₃ bør undersøges, "sagde prof. Chen.

Forskerne demonstrerede, at krystaldefekter, såsom iltmangel, Zn ledig stilling, og Ga og Li dopanter spillede en afgørende rolle i elektronoverførsel.

De fandt ud af, at i ZnO gitter, iltmangel og Ga -substitution for Zn kunne generere elektroner, som derefter blev forbrugt af O ₃ at nedbrydes til O ₂ og overflade adsorberet O ₂ ^2- .

Derefter kunne Zn -stillingen og Li -substitutionen for Zn tjene som en elektronfanger til at fange elektroner fra O ₂ ^2- , afslutte elektroncyklussen og genvinde katalysatoren. Ellers, den O ₂ ^2- ville hurtigt udfylde ilttomrummet i ZnO og deaktivere ZnO -katalysatoren.

I deres tidligere undersøgelser, Chens gruppe undersøgte elektronoverførslen mellem krystaldefekter i metaloxidkatalysatorer og O ₃ , og syntetiserede former for meget effektiv O ₃ nedbrydningskatalysatorer (f.eks. Anvendt katalyse B:Miljø , 2019, 241:578-587; ACS -anvendte nanomaterialer , 2020, 3:597).

"Dette arbejde forventes at gavne design og synteseprocessen for mere aktiv O ₃ fjernelsesmateriale til luftrensning, "sagde prof. Han Ning fra IPE.