适宜氧空位诱导α-MnO2高效催化消除碳烟研究

柴油机排放的碳烟颗粒对人类和自然产生了严重的威胁，开发高活性低成本的碳烟燃烧催化剂是解决这一问题的关键。本文采用不同煅烧气氛（空气、真空和氮气）成功制备了含有不同浓度氧空位的α-MnO2催化剂（记为M-Air-500，M-Va-500，M-N-500，M-N-450）。M-Va-500和M-N-500催化剂在500 ℃煅烧会失去过多晶格氧，导致晶相结构发生改变，出现Mn3O4相，这与XRD和HRTEM结果一致。XPS和Soot-TPR的结果说明，适量的表面氧空位能够吸附并活化氧气分子，催化剂表面的化学吸附氧提高了催化剂的催化性能。H2-TPR结果说明适量的氧空位能够加快晶格氧的迁移，提高可移动氧物种丰度，增强催化剂的氧化能力。结合催化活性测试结果可以得出：在保持α-MnO2晶相结构的前提下，氧空位越多，催化剂表面的化学吸附氧越多，催化活性越好。