于吉红院士等JACS：揭示分子筛中二次离子促进作用

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在 Cu ²⁺ 交换的 SSZ-13 分子筛中引入二次金属离子可以提高其对氨选择性催化还原 NO _x 的催化性能，但目前，人们尚无法在分子水平揭示其本质作用。

近日， 吉林大学于吉红院士， Yi Li ，天津工业大学 Donghai Mei 通过 Sm 离子和 Cu 离子的离子交换，制备了一系列具有优良的 NH3-SCR 性能的 Cu-Sm-SSZ-13 分子筛。

要点 2.   研究人员利用 X 射线衍射法、 Rietveld 精修和像差校正扫描电子显微镜发现， Sm 离子占据了 SSZ-13 分子筛的六元环（ 6MRs ）。程序升温氢还原表明， 6MRs 的 Sm 离子可以促进 8MRs 的 [ZCu ²⁺ (OH)] ⁺ 离子的形成。

要点 3.   X 射线光电子能谱和密度泛函理论 (DFT) 计算表明， Sm ³⁺ 向 [ZCu ²⁺ (OH)] ⁺ 离子之间存在电子转移，通过降低中间体（ NH ₄ NO ₂ 和 H ₂ NNO ）的生成活化能，促进了 [ZCu ²⁺ (OH)] ⁺ 离子的活性。同时， Sm ³⁺ 与 [ZCu ²⁺ (OH)] ⁺ 之间的静电相互作用使 [ZCu ²⁺ (OH)] ⁺ 离子转化为非活性 CuO _x 物种的反应能垒较高，从而提高了 [ZCu ²⁺ (OH)] ⁺ 离子的稳定性。

要点 4.   采用实验和理论计算相结合的方法，进一步研究了 Sm 和 Cu 离子交换顺序对 SSZ-13 分子筛性能的影响。

本工作从机理上揭示了二次离子对 Cu 活性中心分布、活性和稳定性的调控作用，为设计高性能的 NH ₃ -SCR 催化剂提供了依据。

Mengyang Chen, et al, Unveiling Secondary-Ion-Promoted Catalytic Properties of Cu-SSZ-13 Zeolites for Selective Catalytic Reduction of NO _x , J. Am. Chem. Soc., 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c03877

https://doi.org/10.1021/jacs.2c03877

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