工业烟气氮氧化物(NO_x)和挥发性有机污染物(VOCs)是形成PM_2.5和O₃的重要前体物，其大量排放严重危害生态环境安全及人体健康，NO_x和VOCs减排是生态环保领域落实国家战略的重要方向。氨-选择性催化还原（NH₃-SCR）和催化氧化技术分别被认为是目前控制NO_x和VOCs最有效的方法之一，而催化剂则是这两项技术的核心。然而传统催化剂仍存在着成本高、工作温度窗口窄、低温活性差等问题。有鉴于此，中国科学院重庆绿色智能技术研究院大气环境研究中心围绕高性能环境友好型NH₃-SCR和甲苯催化氧化催化剂开展了系列研究工作。

电解锰渣高值利用耦合高性能低温脱硝催化剂研发：团队利用电解锰渣中的Fe、Mn等有价金属元素制备低温脱硝催化剂，实现“以废治废”的环保理念。以电解锰渣为原料制备的EMR-OA-0.10催化剂表现出优异的低温脱硝活性和较好的抗水抗硫性能，其在100~275 ℃内NO_x转化率均达到90%左右。相关研究成果发表于《Environmental Science & Technology》期刊。

图1：电解锰渣制备低温脱下催化剂工艺流程基反应机理

高性能Ce基中高温脱硝催化剂研发：团队将Sm引入到CeNbTiO_x催化剂中，并优化功能促进剂Sm与活性组分Ce的摩尔比。研究发现，CeNbSmTiO_x-0.3催化剂在较宽的温度范围(200~400 °C)内实现了超过90%的NO_x转化率和优异的N₂选择性。在250 °C下进行8 h的SO₂中毒实验后，仍能保持81%的活性；在H₂O和SO₂的共同作用下，可保持75%的活性。相关研究成果发表于《Chemical Engineering Journal》期刊。

图2：Sm掺杂提高CeNbTiOx催化剂抗硫中毒机制

高性能Ce基低温脱硝催化剂研发：团队采用共沉淀法、柠檬酸溶胶-凝胶法等制备催化剂，并创新地分别引入Nb⁵⁺-Fe³⁺、Nb⁵⁺-Co³⁺来调节MnCeO_x催化剂的酸性及氧化还原能力，成功构建了基于多金属协同作用的高选择性低温NH₃-SCR催化剂。Nb₇Fe₃MnCeO_x、Nb_0.075Co_0.025MnCeO_x催化剂分别在150~250 ^oC、150~200 ^oC温度范围内实现NO_x转化率超过90%，且N₂选择性优异。相关研究成果发表于《Journal of Rare Earths》《Journal of Environmental Chemical Engineering》等期刊。

图3：Nb2O5和Co2O3共掺杂增强MnCeOx催化剂脱硝性能机制

高性能Ce基甲苯催化氧化催化剂研发：团队持续围绕催化制备工艺创新、理化性质调控和反应性能优化开展相关研究工作，产出系列铈基催化剂电磁外场调控合成、制备工艺创新等方面的前沿工作成果，获取了在200~250 °C范围内可深度氧化净化低浓度甲苯气体的系列铈基催化材料。相关研究成果发表于《Journal of Catalysis》《Separation and Purification Technology》期刊。

图4：外场作用增强Ce基催化剂甲苯催化氧化性能机制

助理研究员曹俊、硕士研究生胡颖康、硕士研究生龚治安、客座硕士研究生叶金花、博士后田时泓分别为上述论文的第一作者，大气环境研究中心姚小江研究员为上述论文的通讯作者。相关研究得到了国家自然科学基金、中国科学院特别研究助理项目、北碚区科技人才与自主创新重点项目以及重庆市巴渝学者计划等的支持。

相关论文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.5c13388

https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.177282

https://doi.org/10.1016/j.jre.2025.04.022

https://doi.org/10.1016/j.jece.2026.122626

https://doi.org/10.1016/j.jcat.2026.116887

https://doi.org/10.1016/j.seppur.2026.138097

https://doi.org/10.1016/j.seppur.2025.136038