选择性催化还原（SCR）被认为是最有效的脱硝技术之一。其中，一氧化碳选择性催化还原氮氧化物（CO-SCR）是最有前途的SCR技术之一，因为它能够有效减少工业废气中的一氧化碳和氮氧化物排放。过渡金属氧化物催化剂（TMO）因其高催化活性、宽催化温度窗口、低成本和良好的热稳定性，经常被用于CO-SCR中。然而，CO-SCR的性能受限于催化剂比表面积和孔结构的固有缺陷，如何解决这一问题成为提高CO-SCR低温催化效率的迫切需求。

   近日，石河子大学于锋教授团队与中山大学刘江教授团队基于Cu基MOF材料的优势，制备了Cu-MOF-74衍生的纳米金属多孔炭材料（Cu/C），并调控了MOF衍生催化剂中的活性金属Cu物种，从而实现了CO对NO的高效还原。研究发现仅含有Cu₀物种的Cu/C催化剂在350°C至500°C的温度范围内能够实现100%的NO转化率，并且表现出接近100%的N2选择性。通过采用不同的热处理方式，我们成功制备了三种MOF衍生催化剂，分别具有不同活性的铜物种（Cu₀，Cu⁺，Cu²⁺），实现了对铜物种价态的可控调控。催化剂中还原铜物种（Cu₀）的含量与催化活性呈正相关。原位傅立叶变换红外光谱和DFT分析表明，以Cu₀为活性位点的Cu/C催化剂具有更低的活化能和更高的能量增益，因此在ONNO离解步骤中具有低活化能和低反应能垒）这项工作为调节CO-SCR催化剂的活性金属价态及种类比例、比表面积和孔结构提供了一种新策略，从而使其表现出高CO-SCR催化活性。

   相关研究以“Modulation of Active Metal Species in MOF-derived Catalysts for Efficient NO Reduction by CO”为题，发表在《Journal of Materials Chemistry A》上。该论文的第一作者为石河子大学化学化工学院硕士研究生周宁瑞，通讯作者刘敏敏副教授，于锋教授和刘江教授。

图1.  CuO/C、Cu-CuOx/C和Cu/C催化剂在CO-SCR反应中的催化活性：(a)NO转化率与反应温度的函数关系，(b)N₂O浓度，(c)CO转化率，(d)N₂选择性（反应条件：[NO]= 500 ppm，[CO]=1000 ppm，[O2] =1%，N₂平衡，GHSV=30000 h^-1）

图2. NO+CO反应的可能途径。(a)两个NO分子的聚合、旋转和ONNO物质的分解。(b)Cu2O/C、CuO/C和Cu/C样品的电位，其中蓝色、红色和黄色球体分别代表N、O和Cu原子。