中国科学院兰州化学物理研究所唐志诚

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挥发性有机物（VOCs）是主要大气污染物之一，会造成雾霾、酸雨和光化学烟雾等一系列环境问题，严重威胁人类的生活健康。在VOCs的排放中，含硫化合物广泛存在于石油化工、煤化工等行业之中。SO2对催化剂的性能和寿命有很大的损害。人们通常认为，SO2很容易在催化剂表面被吸收形成硫酸盐。硫酸盐的形成会覆盖活性点，降低催化性能。目前存在的关键科学问题是在VOCs催化燃烧过程中提升催化剂对SO2的耐受性。

        近期，中科院兰州化物所唐志诚团队以三维有序大孔-介孔（3DOMM）SiO2作为纳米反应器，通过原位生长的方式将Co3O4纳米粒子限域封装到了3DOMM SiO2纳米反应器的孔道中，显著提升了Co基催化剂的耐硫性能。
        作者首先对3DOMM SiO2的孔道结构进行了氨基化处理，实现了ZIFs在SiO2纳米反应器孔道结构中的可控生长。通过调整反应时间，反应浓度以及制备方法等条件研究了ZIFs在改性SiO2孔道结构中的生长机理，实现了具有不同孔径的Co3O4@SiO2-NH2催化剂的制备。研究结果表明，与纯的Co3O4催化剂相比，利用浸渍方法制备的Co3O4@SiO2-NH2-imp展现出了更好的抗水性和抗硫性。同时，作者通过理论计算证明，SO2更易吸附在SiO2上，而在Co-O-Si键上不易吸附。从而SiO2纳米反应器起到了保护壳的作用，保护活性位点免受SO2的侵蚀。
        文章信息
         Han W, Wu S, Dong F, et al. A confined growth strategy to construct 3DOM SiO2 nanoreactor in-situ embedded Co3O4 nanoparticles catalyst for the catalytic combustion of VOCs: Superior H2O and SO2 resistance. Nano Research, 2023, https://doi.org/10.1007/s12274-023-5498-0.