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重点实验室院士讲堂 |贺泓院士讲述“环境催化研究及应用进展”

      2018年5月14日,江苏省机动车尾气污染控制重点实验室院士讲堂邀请到中国工程院院士、中国科学院生态环境研究中心副主任、大气污染控制中心主任、津京冀协同发展专家咨询委员会委员、中国科学院区域大气环境研究卓越创新成果中心首席科学家贺泓院士担任主讲嘉宾。贺泓院士讲述的主题是“环境催化研究及应用进展”,重点实验室主任董林教授主持讲座。

  院士讲堂现场
贺泓院士授课
董林教授主持讲座
李爱民教授讲话
      人类工业文明发展至今,面临着环境保护和人类可持续发展的新挑战,环境催化是解决该类问题的重要手段。贺泓院士的讲座以工业生产中的合成氨催化和原油开发为引,讲述了催化技术快速发展带来的利与弊。催化是一把双刃剑,一方面为工业生产的发展提供了强劲的驱动力,另一方面,工业的迅猛发展也造成了温室效应,酸雨以及光化学烟雾等危害。目前对于催化的挑战主要是如何实现催化科学技术的可持续发展。环境催化内容大体包括以下几方面:降低甚至消除生产过程中污染物的排放;转化废物为有用之物。另外,与工业催化相比,环境催化一般具有以下显著特点:反应物浓度低,一般为ppb-ppm级别;在废物中,对催化有毒害的物质含量高,一般为5-20%;温度范围波动较大,变化可从300K到1273K。因此,对于环境催化剂的研制因其工作条件十分苛刻而遇到的挑战巨大。
       在具体环境催化应用技术方面,贺泓院士首先介绍了用于汽油车尾气排放治理的三效催化技术。其基本原理是在催化剂的作用下,将CO、NOX 和HC分别转化为对人体健康无害的CO2、N2 和H2O。在三效催化的影响因素中,空燃比的控制是一项重要指标,只有在等当量燃烧时才可同时实现三种污染物的近100%转化,这其中稀土储释氧材料扮演着至关重要的角色。贺泓院士介绍了他们团队在稀土CeO2-ZrO2固溶体方面的研究进展,通过调节O2的存储和释放来控制空燃比,提高汽车尾气的净化效率。在柴油车用脱硝催化剂方面,贺泓院士介绍了他们团队在Cu-SSZ-13分子筛催化剂研制方面的一些最新进展,通过严格控制铜和钠的含量可以达到很好的催化效率,该催化剂有望在柴油车用脱硝SCR催化剂方面进行推广,满足国家日益严格的机动车尾气排放标准。在工业烟气脱硝方面,钒钛基催化剂由于其优异的抗硫中毒能力而被广泛使用。其中TiO2 作为酸中心,VOx作为氧化还原中心,两者的协同作用促进脱硝的催化反应进行。同时,由于V2O5是SO2催化氧化的催化剂,而硫酸盐在TiO2表面分解温度低,不易沉积,所以钒钛基催化剂具有很好的抗硫性能。基于NH3-SCR催化剂酸性位点和氧化还原位点协同工作的基本原理,贺泓院士还介绍了低温NH3-SCR催化剂在固定源(如水泥,钢铁,玻璃窑炉等)脱硝中的应用急需和目前的研究现状,讲述了锰基催化剂在低温脱硝领域的优势,及该领域需要努力的方向。贺泓院士还对工业VOCs催化、臭氧催化以及光催化方面进行了简单的介绍。

      讲座师生提问环节

      讲座最后,贺泓院士表示,我们现在生活的城市可以理解为一个庞大的“环境催化城市”,人们的生产和生活都离不开环境催化。如何合理地运用环境催化,使其向着对人类有益的和可持续发展的方向前进是我们环境催化人永恒的目标。贺泓院士希望通过我们的不懈努力,环境催化成为我们手中解决环境相关问题的一把利剑。

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