低温でのトルエン触媒酸化のためのMnドーピングによるCEO2の酸素空孔欠陥のエンジニアリング

触媒酸化は、揮発性有機化合物を排除するための非常に効果的な方法と考えられています。触媒中の酸素空室欠陥エンジニアリングは、高性能触媒の効果的なアプローチと考えられています。ここでは、酸素空孔欠陥を伴う一連のドープされたMNXCE1-XO2触媒（x = 0.05-0.2）を、CEO2格子に低価のMnをドーピングすることにより合成されました。さまざまな特性評価技術を使用して、酸素空孔の欠陥生成に対するドーピングの効果を検査しました。特性評価の結果は、MN0.15CE0.85O2触媒が最大酸素空孔濃度を持ち、活性酸素種の増加と酸素移動度の強化につながることを明らかにしました。したがって、MN0.15CE0.85O2触媒は、非視線CEO2と比較して、40,000 mL G-1 H-1の重量時空間速度で、197°Cの90％トルエン変換温度（T90）で優れたトルエン酸化活性を示しました（T90 =225°C）および以前のレポートのCEベースの酸化物。さらに、MN0.15CE0.85O2触媒は、強いリサイクル性、耐水性能力、長年の安定性を示しました。in situドリフトの結果は、トルエンがCEO2と比較して迅速に吸着し、作動するため、MN0.15CE0.85O2触媒が堅牢な酸化能力を持っていることを示しました。したがって、現在の研究は、環境からのトルエン除去のために非常に活性な触媒を設計するための基礎を築きます。

Catalytic oxidation is considered a highly effective method for the elimination of volatile organic compounds. Oxygen vacancy defect engineering in a catalyst is considered an effective approach for high-performance catalysts. Herein, a series of doped MnxCe1-xO2 catalysts (x = 0.05-0.2) with oxygen vacancy defects were synthesized by doping low-valent Mn in a CeO2 lattice. Different characterization techniques were utilized to inspect the effect of doping on oxygen vacancy defect generation. The characterization results revealed that the Mn0.15Ce0.85O2 catalyst has the maximum oxygen vacancy concentration, leading to increased active oxygen species and enhanced oxygen mobility. Thus, Mn0.15Ce0.85O2 catalyst showed an excellent toluene oxidation activity with 90% toluene conversion temperature (T90) of 197 °C at a weight hourly space velocity of 40,000 mL g-1 h-1 as compared to undoped CeO2 (T90 = 225 °C) and Ce based oxides in previous reports. In addition, the Mn0.15Ce0.85O2 catalyst displayed strong recyclability, water resistant ability and long-time stability. The in situ DRIFT results showed that the Mn0.15Ce0.85O2 catalyst has a robust oxidation capability as toluene is quickly adsorbed and actuated as compared to CeO2. Thus, the present work lays the foundation for designing a highly active catalyst for toluene elimination from the environment.