助催化劑本身幾乎沒有活性，但與主催化劑共同作用，可顯著提高催化劑的活性、選擇性和穩定性等性能。V2O5-WO3/TiO2 催化劑是一種典型的三元催化劑，自20世紀70年代以來廣泛應用于工業氨選擇性催化還原（NH3-SCR）氮氧化物（NOx）中。現有研究普遍認為，WO3助劑主要通過增強V基催化劑的表面酸性和調控V2O5結構提高催化劑活性，而NH3-SCR反應的氧化還原循環都發生在V2O5物種上，WO3助劑不直接參與氧化還原過程。近日，中國科學院生態環境研究中心賀泓院士研究團隊通過原位實驗表征結合第一性理論計算，揭示了V2O5-WO3/TiO2 催化劑中WO3助劑在NH3-SCR反應中發揮氧化還原作用的新機制。 該研究發現V2O5-WO3/TiO2 催化劑表面存在大量的V-W雙核位點，而在強相互作用的W-V原子對結構中，WO3的氧化還原性能得到了顯著提升，進而使得WO3可以直接參與NH3-SCR反應的氧化還原過程。
原位拉曼和原位X射線吸收譜精細結構（XAFS）的實驗結果表明，與惰性氣氛下相比，V2O5-WO3/TiO2 催化劑在含NH3的氣氛下，W-O配位數（N1）和原子間距（R1）都有所增加，表明WO3參與了對NH3的摘氫活化過程。DFT計算進一步證實了該過程的發生，即W位點對吸附態的NH3摘氫活化生成W-OH基團，活化后的NH3（即-NH2）與NO反應生成NH2NO，在此過程中，W=O轉化為W-OH，導致W-O原子間距的增大（從1.75 ?到 1.96 ?）。 該工作揭示了V2O5-WO3/TiO2催化劑表面原子級分散且與V2O5形成V-W雙核位點的WO3物種具有很高的氧化還原活性，可直接參與NH3活化過程，從而在SCR反應中發揮了氧化還原作用這一新機制，深化了對助催化劑作用機理的理解，同時為高效V基催化劑的設計與開發提供了新的理論依據和研究思路。 論文信息 Unexpected Redox Role of WO3 in V2O5-WO3/TiO2 Catalysts for Selective Reduction of NO by Forming V–W Dinuclear Sites Zhuocan Li, Rucheng Duan, Xin Wang, Yu Fu, Meng Gao, Hongwei Li, Guangzhi He, Hong He 文章的通訊作者是中國科學院生態環境研究中心的何廣智研究員和賀泓院士，第一作者是中國科學院生態環境研究中心的博士研究生李卓燦。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202501957
