超高分散-高稳定柴油车氧化催化剂（DOC）的研究

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基本信息

  • 批准号：
    51908532
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    28.0万
  • 负责人：
    张燕
  • 依托单位：
    中国科学院城市环境研究所
  • 学科分类：
    E1005.空气污染控制
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The pollutants from diesel engine exhaust are major sources of haze and photochemical smog. Nowadays, catalytic purification of exhaust emission from vehicle exhausts, particularly emission from diesel engines, is one of the hot topics in environmental catalysis, and it is also the top urgent target of air pollution control in China. In this project, the diesel oxidation catalysts (DOC) will be employed for the simultaneous removal of CO, and HC in diesel emissions and the oxidation of NO to NO2 which plays a key role in effectiveness of passive regeneration of downstream diesel particulate filters (DPF) and NOx removal over selective catalytic reduction of NOx with ammonia (NH3-SCR). Through the selection and optimization of active components and tuning morphology and concentration of oxygen vacancies on oxide supports, we will exploit atomically dispersed DOC catalyst. HRTEM, XPS, EXAFS, DRIFTS and quantum chemical calculation method will be used to identify the intrinsic correlation between catalytic performance and microstructure of the DOC catalyst. Based on the above result, optimizing the formulation of DOC catalyst. This study may provide a guideline for designing DOC catalysts with high performance and thermal stability in the practical application of diesel vehicle exhaust gas purification in the future.
机动车尾气是引发灰霾、光化学烟雾等大气污染的重要原因。控制以柴油车为代表的机动车尾气排放是当今环境催化领域的研究热点与我国大气污染治理的迫切需求。本项目以柴油车氧化催化剂（DOC）—这一净化CO、HC的同时还可为后置柴油车颗粒捕集器（DPF）和选择性还原NOx（SCR）系统提供足量NO2的去除技术为研究对象，以反Ostwald熟化耦合氧空穴强化锚定贵金属为主要手段，通过系统活性组分的选择与含量控制、载体的匹配与氧空位调变，设计高分散高稳定DOC催化剂，满足柴油车尾气净化对DOC催化剂低温起燃活性高、热稳定性优异、成本低的苛刻需求；利用HRTEM、XPS、EXAFS、DRIFTS等表征与量化模拟，解析贵金属与载体之间的作用方式以及DOC反应机制；并以此为指导，优化催化剂配方，实现CO、HC的低温净化和NO氧化，为贵金属DOC催化剂在柴油车尾气净化的实际应用中提供基础数据和技术储备。

结项摘要

机动车尾气是引发灰霾、光化学烟雾等大气污染的重要原因，有效控制柴油车污染物排放对于改善区域大气环境具有极为重要的意义。本研究针对柴油车排放的一氧化碳、碳氢化合物及颗粒物等污染物，开发了系列高分散-高稳定-高活性的柴油车氧化催化剂。针对传统贵金属氧化催化剂存在高温易烧结、成本高等问题，采用共沉淀法合成性能优异且具有超高热稳定性的Co/Ce-Sn催化剂，并提出稳定活性组分Co的策略：通过Sn的掺杂，有助于促进Sn-Co固溶体的形成，进而有效抑制Co物种的高温烧结维持高分散状态，使得Co/Ce-Sn催化剂具有超高的热稳定性。采用系列碱金属进一步优化Co/Ce-Sn催化剂，发现Cs是最优的双功能促进剂：不仅改善了催化剂与颗粒物直接的接触效率，还提高了催化剂本征活性。基于颗粒物氧化反应的“固-固-气”接触的特点和对Ce基催化剂的研究结果分析，提出了高效稳定的颗粒物氧化催化剂的设计原则：需要同时提升催化剂本征活性与接触效率。据此设计原则，以成本较低和氧化能力较强的Mn氧化物为载体，引入Co增加催化剂的氧化还原能力，继而提升催化剂的本征活性，同时通过Ba的修饰增强Mn基催化剂低温NOx储存能力，并在中温释放出大量NO2，间接提升催化剂与颗粒物之间的接触效率，促进碳烟颗粒氧化反应。为进一步提升催化剂在实际应用中的颗粒物净化效率，选用碱金属Cs替代Ba，新型Cs/Co/Mn催化剂不仅可以提高催化剂的本征活性（活化氧能力），还可依靠“气态分子催化剂NO2”间接改善接触效率，依靠碱金属Cs在高温的熔融状态直接提升接触效率，其氧化颗粒物性能显著优于商业贵金属催化剂，具有良好的应用前景。

项目成果

期刊论文数量（7）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（3）
Surface oxygen species essential for the catalytic activity of Ce-M-Sn (M = Mn or Fe) in soot oxidation
Ce-M-Sn（M = Mn 或 Fe）烟灰氧化催化活性所必需的表面氧物种
  • DOI：
    10.1039/d0cy02077j
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Catalysis Science & Technology
  • 影响因子：
    5
  • 作者：
    Meng Wang;Yan Zhang;Yunbo Yu;Wenpo Shan;Hong He
  • 通讯作者：
    Hong He
Promotion Effects of Barium and Cobalt on Manganese Oxide Catalysts for Soot Oxidation
钡和钴对氧化锰催化剂烟灰氧化的促进作用
  • DOI：
    10.1021/acs.iecr.1c01524
  • 发表时间：
    2021-08
  • 期刊：
    Industrial & Engineering Chemistry Research
  • 影响因子：
    4.2
  • 作者：
    Ke Xu;Meng Wang;Yan Zhang;Wenpo Shan;Hong He
  • 通讯作者：
    Hong He
Cesium as a dual function promoter in Co/Ce-Sn catalyst for soot oxidation
铯作为 Co/Ce-Sn 烟灰氧化催化剂的双功能促进剂
  • DOI：
    10.1016/j.apcatb.2020.119850
  • 发表时间：
    2021-05
  • 期刊：
    Applied Catalysis B: Environmental
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Meng Wang;Yan Zhang;Yunbo Yu;Wenpo Shan;Hong He
  • 通讯作者：
    Hong He
Promoting effect of acid sites on NH3-SCO activity with water vapor participation for Pt-Fe/ZSM-5 catalyst
水蒸气参与下酸位对 Pt-Fe/ZSM-5 催化剂 NH3-SCO 活性的促进作用
  • DOI：
    10.1016/j.cattod.2020.06.039
  • 发表时间：
    2020-06
  • 期刊：
    Catalysis Today
  • 影响因子：
    5.3
  • 作者：
    Fei Wang;Ying Zhu;Zhao Li;Yulong Shan;Wenpo Shan;Xiaoyan Shi;Yunbo Yu;Changbin Zhang;Kai Li;Ping Ning;Yan Zhang;Hong He
  • 通讯作者：
    Hong He
Promotional Effects of Sm/Ce/La Doping on Soot Oxidation over MnCo2O4 Spinel Catalysts
Sm/Ce/La 掺杂对 MnCo2O4 尖晶石催化剂烟灰氧化的促进作用
  • DOI：
    10.1021/acs.jpcc.1c07736
  • 发表时间：
    2021-11
  • 期刊：
    The Journal of Physical Chemistry C
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Ke Xu;Yan Zhang;Wenpo Shan;Hong He
  • 通讯作者：
    Hong He

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其他文献

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  • 期刊：
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  • 期刊：
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    张燕
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  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    中国实验方剂学杂志
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  • 作者：
    张燕;李晓明;任振丽;张志伟;李丰胜;金艳;郭兰萍
  • 通讯作者：
    郭兰萍

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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