近日,中国科学院兰州化学物理研究所精细石油化工中间体国家工程研究中心工业催化课题组发表了关于挥发性有机化合物(VOCs)催化燃烧抗硫催化剂研究进展的综述文章。
该综述系统梳理了贵金属催化剂、过渡金属氧化物催化剂及其他类型催化剂在含硫环境中抗硫性能与失活特征的本质差异。重点聚焦含硫物种与催化剂表面活性位点间复杂相互作用机制的科学问题,阐明了含硫物种与金属活性中心、表面活性氧物种、酸位点及其他活性位点间的分子作用机制。该综述不仅系统构建了VOCs催化燃烧抗硫催化剂的研究框架,更为解决工业废气净化中的硫中毒难题、推动绿色化学转型与空气质量持续改善提供了重要技术参考。

图1. VOCs催化燃烧抗硫催化剂研发时间线

图2. VOCs催化燃烧抗硫催化剂面临的挑战、当前应对策略及该领域发展前景
基于对硫中毒机制的深刻理解,该综述全面总结了抗硫催化剂“靶向设计”的前沿策略。其中,基于电子结构调控、界面工程优化及动态响应设计的抗硫策略成效显著。通过调节催化剂电子云分布与能带结构,可同时提升对VOCs的吸附活化能力与对含硫物种的脱附能力;构建核壳结构、异质结等界面工程,能有效阻断硫酸盐形成路径;设计动态响应型结构则可实现催化剂在复杂工况下的自我修复与性能稳定。采用活性位点修饰、载体功能化、复合组分调控等策略,通过空间位阻与电子协同作用抑制含硫物种吸附,通过酸碱梯度调节与异质结构建阻断硫酸盐不可逆生成,为抗硫催化剂开发提供了多元技术路径。
此外,该综述强调了连接基础研究与工业应用的核心挑战在于阐明复杂工业气氛下多种中毒物的失活机制。以机制、策略与应用为逻辑纽带,进一步揭示了实验室研究与工业实践的关联性与差异性,为VOCs催化燃烧抗硫催化剂的理性设计与高效开发提供理论指导。
相关研究工作以“Targeted design strategies of sulfur-tolerant catalysts for catalytic combustion of VOCs: From atomic-scale mechanisms to application prospects”为题发表在Coordination Chemistry Reviews(2026, 557, 217699, IF=23.5)上。兰州化物所博士生吴世兴为论文第一作者,董芳副研究员与唐志诚研究员为共同通讯作者。
上述工作得到了甘肃省自然科学基金优秀博士生项目、甘肃省自然科学基金、甘肃省重点研发计划等项目的支持。