挥发性有机物（VOCs）是全球大气污染的主要来源之一，催化氧化技术是净化VOC污染的有效手段。实际环境中的VOC排放大多是包括苯系物、酮类、脂类等杂项成分的混合物，且在催化氧化研究中通常表现出明显的相互抑制作用，其中的混合反应机制尚不清楚，这有碍于催化技术的实际应用。通过优化VOCs混合物的氧化反应，可以降低能源消耗，扩大低成本催化剂的应用范围。因此，有必要研究多组分VOCs的混合效应以及VOCs/催化剂界面上的复杂反应机制，以进一步了解催化氧化技术处理VOCs的实用性。 

　　中国科学院城市环境研究所贺泓研究团队考察了工业废气中具有代表性的VOCs（丙酮、乙酸乙酯和甲苯）在Mn-基催化剂（MnO₂、Mn₂O₃、LaMnO₃和Mn₃O₄）上的催化氧化及混合效应。评价结果显示，协同催化燃烧对这些VOCs的矿化有显著的促进作用，特别是对甲苯的去除，其T₅₀从214℃降至158℃。基于原位红外及GC-MS结果，首次提出在甲苯气氛中加入丙酮或乙酸乙酯会生成中间产物邻/间-甲基苯酚，并消除甲苯中间产物的积累，说明反应过程中的含氧自由基可以协助破坏甲苯及其中间产物，从而改变了苯环开环的决速步，提高了VOCs的低温转化率。本研究赋予Mn-基催化剂以新的应用，从而为催化技术在去除关键气体污染物方面的实用性提供更好的见解。 

    这一成果以Synergistic Catalytic Oxidation of Typical VOCs Mixture on Mn-Based Catalysts：Significant Promoting Effect and Reaction Mechanism为题，发表在学术刊物Environmental Science & Technology上，中国科学院城市环境所潘婷婷博士生为第一作者，中国科学院城市环境所贺泓研究员、邓华副研究员为共同通讯作者。该研究得到中国科学院青年创新促进会(2019306)、中央地方科技发展引导基金(2020L3023)、中国科学院重点科研计划(ZDRW-CN-2021-3)等项目的资助。

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图1 不同催化剂催化氧化单独VOC和混合VOCs的活性对比

图2 MnO₂协同催化氧化混合VOCs中甲苯转化的促进效应与反应路径