近日，中国科学院大连化学物理研究所王树东、王胜、宗绪鹏团队开发出一种高活性、耐硫的Pt基负载型甲烷燃烧催化剂————铂/氧化锡（Pt/SnO2）催化剂，不仅揭示了甲烷在该催化剂活性位点上的吸附活化机制，还解决了甲烷催化燃烧对钯金属的依赖和硫中毒问题，相关成果发表于《环境科学与技术》。
甲烷燃烧催化剂开发背景
催化燃烧技术广泛应用于净化挥发性有机气体、焦炉烟气等。传统甲烷燃烧催化剂的活性组分为贵金属钯，但其极易因硫中毒而失活。Pt基催化剂虽在一氧化碳等催化燃烧过程展现出优异的耐硫性能，但其甲烷活化能力较弱，提升其甲烷催化氧化活性成为满足甲烷净化领域应用需求的关键。
新型催化剂的研发成果
团队设计合成了铂/氧化锡（Pt/SnO2）催化剂，实现了甲烷的高效催化净化。研究发现，SnO2上负载的Pt原子呈现独特的团簇堆积构型和缺电子状态。原位表征和密度泛函理论计算表明，这种特殊结构使Pt位点与甲烷分子强烈电子耦合，“夺取”甲烷分子中C-H键电子并“注入”到Pt的dz2空轨道，导致一个C-H键变长，增强了Pt活性中心对甲烷的化学吸附和活化能力，实现氧化还原循环。
新型催化剂的性能表现
该催化剂展现出优异的低温活性、稳定性、耐硫中毒能力：空速为60，000 ml gcat-1 h-1时，甲烷燃烧90%转化温度低至390 oC；在500 oC下，催化剂在30 ppm SO₂含硫条件下稳定运行超20小时，活性衰减小于1%。
相关论文信息
相关成果发表在《环境科学与技术》，论文链接为https：//doi.org/10.1021/acs.est.5c03422 。
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