NH3-SCR 是固定源 NOx 控制的重要技术，但传统 V2O5-WO3/TiO2 等体系有效温区偏窄。
在钢铁、水泥等非电行业，烟气温度波动明显，低温段活性不足，高温段又容易发生 NH3 过氧化，导致 NOx 转化和 N2 选择性难以同时保持。
该研究把问题拆成储氨与氧化还原两个功能：Beta 沸石提供孤立 Brønsted 酸位，负责吸附、储存和释放 NH3；CeSnOx 提供氧化还原活性位点，负责 NOx 活化和还原。通过空间分离功能位点，体系不再只依赖金属 Lewis 酸位调控酸性-氧化还原平衡。
近日，南昌大学彭洪根在Nature Communications发表了题为"Zeolitic Isolated Protonic Acid Sites-Mediated NH3 Storage for Robust NOx Removal"的研究论文。
核心亮点
1. 提出 OXZEO 杂化策略，把沸石 Brønsted 酸位定义为 NH3 储存中心，氧化物位点负责氧化还原。
2. D2+NH3-TPD-MS 区分 NH3 与 NH4+ 迁移，证明中高温下存在 NH4+ 相关穿梭路径。
3. CeSnOx/Beta 在 280-600 ℃ 实现 >80% NOx 转化，温度窗口显著宽于 CeSnOx。
4. 原位 XANES/EXAFS/DRIFTS 揭示 Ce3+/Ce4+ 循环、硝酸盐中间体和储氨物种协同参与反应。
5. DFT 给出 NH4+ 参与的 deNOx 路径，说明沸石酸位可降低关键步骤能垒并保护氧化物活性。
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摘要和结果显示，CeSnOx/Beta 的关键在于“沸石储氨-界面反应”协同。D2+NH3-TPD-MS 证明，低温下储存物种主要以 NH3 形式迁移，中高温下 NH4+ 相关信号增强；
AIMD 进一步显示 NH3 可在 Brønsted 酸位上发生质子转移并形成 NH4+。这种储存与释放过程既维持反应物供应，又减少高温 NH3 过氧化。
催化性能方面，20 wt.% CeSnOx/Beta 在 280-600 ℃ 均保持超过 80% NOx 转化，而 CeSnOx 仅在 320-500 ℃ 达到类似水平。
酸性表征、XAS、Raman、XPS 和原位 DRIFTS 说明，Beta 支撑不仅提升储氨能力，还通过界面电荷转移提高 Ce3+ 比例和氧空位相关活性，使 NH3、NO 和 O2 在界面附近形成连续反应路径。
📊 图文解读
图1 | 沸石 Brønsted 酸位上的动态 NH3 储存行为。
图1围绕Beta沸石酸位的储氨与迁移展开。D2+NH3-TPD-MS中m/z=21和m/z=22信号区分NHD3+与ND4+，说明升温后储存氨既可作为NH3释放，也可形成NH4+相关物种。
AIMD轨迹显示NH3靠近≡Si-O(H)-Al≡后发生质子转移，形成≡Si-O(NH4+)-Al≡并继续扩散。吸附模型和等温线进一步表明，含Al酸性Beta比纯硅Beta具有更强NH3吸附容量，为后续界面脱硝提供可持续氨源。
图2 | NH3储存策略与宽温脱硝性能。
20 wt.% CeSnOx/Beta在280-600 ℃保持超过80% NOx转化，N2选择性接近100%，明显优于单独CeSnOx。
物理混合、双层和反向双层的表现依次下降，说明紧密界面有利于NH3从沸石储库迁移到氧化物位点。跨多种氧化物和沸石的对比也支持该策略具有普适性，宽温窗口优势并非单一配方偶然结果。
图3 | 酸性和电子结构表征。
图3证明CeSnOx/Beta兼具更丰富酸位和更有利的电子结构。NH3-TPD显示其弱酸、中强酸和强酸总量高于CeSnOx，说明Beta提供额外NH3储库。
DFT中NH3在Beta Brønsted酸位吸附能为-1.00 eV，支撑稳定NH4+形成。电荷差分和Bader分析显示Beta向CeSnOx转移约1.61个电子；Ce L3边XANES、EXAFS和WT-EXAFS共同说明界面调控改变Ce局域结构。
图4 | 瞬态反应中的结构和光谱演化。
图4利用原位XANES、FT-EXAFS、WT-EXAFS和DRIFTS跟踪N2、NH3、NO+O2切换下的催化剂状态。
Ce L3边信号显示Ce4+/Ce3+可随气氛发生可逆变化，证明CeSnOx/Beta具备活跃氧化还原循环。
DRIFTS中Brønsted酸、Lewis酸相关NH3/NH4+信号与硝酸盐物种交替出现，说明储存在沸石酸位上的氨物种可参与界面反应，而不是仅作惰性吸附；该证据把储氨、迁移和NOx还原连接到同一动态过程。
图5 | NH4+参与的脱硝反应路径。
图5给出储存NH3以NH4+形式参与deNOx的能量路径和机理图。储氨中心先捕获NH3并形成NH4+相关物种，随后通过沸石孔道与质子耦合迁移到氧化物界面；
在金属氧化物位点上，NO和O2被活化并与迁移来的氨物种反应生成N2和H2O。
机理图同时展示储存、穿梭、再吸附、反应和恢复过程，并用相对Gibbs自由能标出关键中间态变化，解释了为何该体系能兼顾高温抑制过氧化和宽温稳定脱硝，也为OXZEO催化剂设计提供可迁移的反应图景。
📝 总结
核心机制可以概括为：沸石孤立 Brønsted 酸位先把 NH3 储存为可迁移物种，温度升高后以 NH3/NH4+ 形式向 CeSnOx 界面供给；
CeSnOx 则通过 Ce3+/Ce4+ 循环和氧空位相关位点活化 NO/O2。储氨中心与氧化还原中心分工后，低温段有足够 NH3 供应，高温段又能减少 NH3 直接过氧化，从而拓宽有效脱硝窗口。
这套 OXZEO 思路把“酸性位点只负责吸附”的传统理解推进到“可调储氨与穿梭中心”。对于非电行业宽温烟气治理，意义不只在单个 CeSnOx/Beta 配方，还在于可迁移到 BEA、CHA、MFI、FAU 等沸石拓扑和 Ce/Mn 等氧化物组合。后续若能进一步验证抗水、抗硫、抗碱金属和长期成型稳定性，沸石储氨型脱硝催化剂有望成为宽温 NH3-SCR 的重要设计路线。
