南昌大学Nat Commun : 沸石孤立质子酸位点介导的氨储存,用于高效去除氮氧化物!
本研究提出一种OXZEO杂化催化剂设计，通过将NH₃储存（在沸石Brønsted酸位）与氧化还原功能（在氧化物位点）空间分离，提升NH₃-SCR性能。发现一种新型脱硝机制：储存的NH₃以NH₃和NH₄⁺形式脱附迁移，其中NH₄⁺有效抑制高温下NH₃过氧化。该策略适用于多种沸石结构（BEA、CHA、MFI、FAU）及Ce-/Mn基氧化物。所得催化剂在超300 °C宽温区内实现>80% NOₓ转化率和约100% N₂选择性。研究揭示了沸石介导NH₃储存的关键作用，为新一代NH₃-SCR催化剂设计提供机理依据与指导。图5. 去硝化反应路径。(a) 存储的NH3以NH4+形式参与脱硝反应；(b) 介于沸石中孤立质子酸位点的NH3储存与穿梭机制，用于脱硝反应。密度泛函理论计算与从头算分子动力学模拟系统地揭示了OXZEO（氧化物-分子筛）体系中孤立Brønsted酸位点介导NH₃存储与迁移的微观机制。AIMD模拟表明，分子筛B酸位点（≡Si–O(H)–Al≡）上的质子可自发转移至NH₃分子形成NH₄⁺物种，反应≡Si–O(H)–Al≡ + NH₃ → ≡Si–O(NH₄⁺)–Al≡ → ≡Si–O–Al≡ + NH₄⁺能垒极低，且在BEA、CHA、MFI、FAU等多种骨架中均成立。DFT计算显示，NH₃在B酸位点的吸附能为–1.0 eV，形成稳定的NH₄⁺吸附构型。电荷密度差与Bader电荷分析表明，Beta分子筛骨架向CeSnOₓ团簇转移约1.61个电子，电子密度主要集中于界面区域，构成界面协同作用的结构基础。吸附能计算揭示，SO₂在B酸位点的吸附能为正值（+0.25 eV），表明B酸位点对SO₂具有本征静电排斥作用；K⁺优先占据B酸位点（吸附能–5.21 eV），形成≡Si–O(K)–Al≡结构，从而有效保护Ce/Sn活性组分免受K中毒。此外，NH₃、NO和O₂在CeSnOₓ/Beta表面的Ce和Sn位点上均表现出良好的化学吸附行为。上述理论计算从原子层面阐明了B酸位点作为NH₃存储中心及其在抗中毒机制中的关键作用，为OXZEO催化剂的设计提供了理论依据。参考文献：
Li, G., Ji, J., Liao, M. et al. Zeolitic isolated protonic acid sites-mediated NH3 storage for robust NOx removal. Nat Commun (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-75294-0
