通訊作者：Ming Zhao, Jianli Wang通訊單位：Key Laboratory of Green Chemistry and Technology, Ministry of Education, College of Chemistry, Sichuan University, Chengdu 610064, Sichuan, China.https://doi.org/10.1021/acsami.2c01371 1. 設(shè)計(jì)了一種Pt/YMn2O5-La-Al2O3催化劑在水熱老化以后對(duì)于NO氧化活性不下降。2. 通過(guò)水熱老化過(guò)程，構(gòu)筑了具有豐富氧空位且有利于NO氧化反應(yīng)的Pt(111)/YMn2O5(121)界面。3. 揭示了對(duì) NO 氧化的水熱穩(wěn)定性歸因于 Pt、YMO 和氧空位組成的多活性中心的協(xié)同催化。4. 增加的氧空位作為吸附氣態(tài)O2的活性位點(diǎn)，可以為Pt和YMO的活性中心提供活性氧，彌補(bǔ)水熱老化導(dǎo)致的Pt顆?；钚晕稽c(diǎn)減少的損失。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的高燃油效率是其廣泛使用的主要原因。然而，從廢氣中去除 NO 的難度限制了它們的發(fā)展。因此，在現(xiàn)行的柴油車后處理系統(tǒng)（DOC + DPF + SCR + ASC ）中，最前端需要安裝柴油氧化催化劑（DOCs），DOCs在將 NO 轉(zhuǎn)化為 NO2 中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。最新的柴油車國(guó)六排放法規(guī)提高了催化劑的續(xù)航里程要求（70萬(wàn)公里），對(duì)標(biāo)到實(shí)驗(yàn)室催化劑的要求為在 800 ℃含10%水蒸汽條件下老化 10 小時(shí)后，催化劑的 NO 活性不降低。Pt 基催化劑由于其優(yōu)異的性能已被廣泛用于 DOCs。考慮到通過(guò)金屬/氧化物界面的構(gòu)建，可以導(dǎo)致更多的氧空位（Ov）作為活性位點(diǎn)參與催化反應(yīng)。同時(shí)，熱穩(wěn)定性的Mn-莫來(lái)石(AMn2O5)通過(guò)調(diào)節(jié)Mn3+和Mn4+的可逆平衡，具有優(yōu)異的NO氧化性能。因此，結(jié)合 AMn2O5 的優(yōu)點(diǎn)構(gòu)建金屬/氧化物界面是一種有效的提高Pt基催化劑水熱穩(wěn)定性的方法。原子沉積法在構(gòu)建最佳Pt/AMn2O5界面的工業(yè)應(yīng)用中存在許多局限性。此外，C3H6、CO 和 NO 必須同時(shí)被 DOCs 轉(zhuǎn)化，并且必須以簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn) Pt 在低比表面莫來(lái)石上的高分散。受這些觀點(diǎn)的啟發(fā)，作者通過(guò)使用球磨混合高比表面的商用 La-Al2O3 (LA) 和 YMn2O5 (YMO) 莫來(lái)石?；旌陷d體保證了催化劑Pt和YMO的高度分散，有利于暴露出最佳晶面。此外，水熱老化產(chǎn)生的特定金屬/氧化物界面可以增強(qiáng)氧遷移能力，保證水熱老化后催化劑的活性不降低。NO氧化活性結(jié)果表明，對(duì)于新鮮的催化劑，幾種催化劑的活性是Pt/LA-f > Pt/YMO-LA-f > Pt/LA-f+Pt/YMO-f > Pt/YMO-f，而對(duì)于老化的催化劑，是Pt/YMO-a > Pt/LA-a+Pt/YMO-a > Pt/LA-a > Pt/YMO-a。具體來(lái)說(shuō)，Pt/YMO-LA的NO活性在水熱老化后從41%變?yōu)?2%。然而，Pt/LA催化劑和Pt/YMO催化劑的NO活性在水熱老化后明顯下降。此外，如表1所示，Pt/YMO-LA-a的NO反應(yīng)溫度窗口（NO轉(zhuǎn)化率≥30%）在266~435℃的溫度范圍內(nèi)。該溫度范圍比Pt/LA-a（281 ~ 408 °C）和Pt/LA-a+Pt/YMO-a（306 ~ 430 °C）更寬。Pt/YMO-LA催化劑具有很強(qiáng)的水熱老化穩(wěn)定性和低溫活性。
CO脈沖吸附結(jié)果表明，制備的Pt/YMO-LA催化劑在水熱老化前后分散度是最大的和Pt的平均粒徑是相對(duì)最小的。
HRTEM結(jié)果表明，制備的Pt/YMO-LA催化劑在水熱老化以后，形成了最利于NO氧化反應(yīng)的Pt(110)/YMO(121)界面。
XPS結(jié)果表明，制備的Pt/YMO-LA催化劑在水熱老化以后,有利于NO氧化的Oads和Pt0增多，同時(shí)水熱老化以后具有更多的Mn3+這也對(duì)應(yīng)于更多的氧空位形成。
O2-TPD結(jié)果表明，制備的Pt/YMO-LA催化劑在水熱老化以后,有利于NO反應(yīng)的活性氧數(shù)量也沒(méi)有下降與活性相對(duì)應(yīng)。
NO的紅外吸脫附曲線結(jié)果表明，制備的Pt/YMO-LA催化劑在水熱老化以后,可以形成更多的硝酸鹽亞硝酸鹽中間體物種同時(shí)中間體的脫附速率也更快。
原位紅外結(jié)果表明，制備的Pt/YMO-LA催化劑在新鮮的時(shí)候主要以L-H機(jī)理為主，水熱老化后的Pt/YMO-LA催化劑，主要以MvK機(jī)理為主。
水熱老化增強(qiáng)了Pt和YMO之間的相互作用，導(dǎo)致了特定的Pt（111）/YMn2O5（121）界面的形成。該界面帶來(lái)了豐富的Ov，它可以作為活性中心來(lái)激活氧氣。Ov主要通過(guò)吸收空氣中的氧來(lái)補(bǔ)充活性氧分子。隨后，作為活性中心的Pt也可以激活氧分子和NO分子，這符合L-H反應(yīng)機(jī)制。同時(shí)，作為活性中心的YMO遵循MvK機(jī)制。氣態(tài)氧的吸附和YMO晶格氧在界面的遷移補(bǔ)充了催化劑表面形成的Ov。因此，是界面造成的豐富的Ov作為活性中心，促進(jìn)了NO在Pt和YMO上的氧化。然后，多個(gè)活性中心促進(jìn)了NO反應(yīng)過(guò)程的氧化循環(huán)，所以Pt/YMO-LA催化劑對(duì)NO的氧化具有良好的水熱穩(wěn)定性。
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c01371
