酸化コバルト触媒のCo-O強度を工学的に制御することで、トルエンの燃焼を促進する

Boosting Toluene Combustion by Engineering Co-O Strength in Cobalt Oxide Catalysts.

• Yongjie Shen
• Jiang Deng
• Sarawoot Impeng
• Shuangxi Li
• Tingting Yan
• Jianping Zhang
• Liyi Shi
• Dengsong Zhang

抄録

揮発性有機化合物（VOCs）削減のための活性かつ低コストの遷移金属酸化物（TMO）をベースとした触媒の開発は、大気汚染防止技術にとって非常に重要である。トルエン分子の完全な鉱物化には18個の酸素原子が必要であるため、大量の活性酸素の参加がトルエンの触媒酸化には重要な要件となります。ここでは、トルエン燃焼触媒の高い安定性を維持しつつ、活性酸素の量を増やすために酸化コバルト表面のCo-O結合強度を弱めることで、トルエンの分解を改善しました。熱分解温度を調整することで，Co-O 結合強度と表面活性酸素量を調整した．その結果，Co-O結合強度が弱くなることで触媒の酸化還元能と表面酸素種活性が向上することがわかった．酸化コバルト触媒のCo-O結合強度を制御することで、活性酸素がトルエン燃焼の促進に重要な役割を果たしていることが示された。本研究は、VOCs削減のための高性能TMO触媒の探索と開発について、新たな理解を与えるものです。

Exploring active and low-cost transition metal oxides (TMOs) based catalysts for volatile organic compounds (VOCs) abatement is vital for air pollution control technologies. Since eighteen oxygen atoms are required for the complete mineralization of a toluene molecule, the participation of a large amount of active oxygen is a key requirement for the catalytic oxidation of toluene. Here, toluene degradation was improved by weakening the Co-O bond strength on the surface of cobalt oxide, so as to increase the amount of active oxygen species, while maintaining the high stability of the catalyst for toluene combustion. The bond strength of Co-O and the amount of surface active O2 was regulated by tuning the pyrolysis temperature. The catalyst's redox ability and surface oxygen species activity are improved due to the weakening of Co-O bond strength. It has been demonstrated that active oxygen plays a crucial role in boosting toluene combustion by engineering Co-O strength in cobalt oxide catalysts. This work provides a new understanding of the exploration and development of high-performance TMO catalysts for VOCs abatement.