随着我国“十四五”规划将大气污染控制的重点从PM2.5转向VOCs和O3，开发零能耗分解O3的催化剂至关重要。近日，南开大学电子信息与光学工程学院王卫超教授课题组面向国家臭氧污染严峻形势以及“双碳”战略重大战略需求，首次在三元氧化物催化剂莫来石YMn2O5上实现无能耗超低温(-40 oC-室温)臭氧分解。介绍该工作的论文日前发表于国际学术期刊Environmental Science & Technology上。

目前，广泛研究的催化材料无法满足极低温环境下（-40oC——室温）的催化需求。因此，设计满足国家“双碳”要求的复杂环境下零能耗分解臭氧的催化剂具有重要的环境意义与科学价值。研究表明，得益于莫来石独特的对称结构和表面适宜的Mn-O键结合强度，YMn2O5可以在极低的过渡态势垒（0.29 eV）下将臭氧高效分解为氧气，并能在高浓度（120 ppm）、高空速（600,000 mL·g-1·h-1）、超低温（-40oC-室温）、高湿度（RH=90%）环境下长时间（100h）保持稳定。

王卫超教授从事锰基催化剂研究工作多年，曾主持和参与国家重点专项基金，天津市重点专项，国家自然基金在内的多项课题；主要的研究兴趣是基于高通量计算和实验相结合的能源存储和环境大气净化催化设计；在Science等国际著名期刊发表文章100余篇；成果受到了来自美国化学工程杂志(C&EN)，自然(Nature)，福克斯(Fox)，光明日报等媒体和杂志的关注和报道。

（a）莫来石单胞，（b）合成粉末电镜图以及（c）基于莫来石催化材料的部分工业产品

王卫超教授课题组在2012年就率先发现莫来石材料具有超强的NO氧化能力，同时该材料被拓展到VOC污染的治理中，实现了高效的转换。2014年起，课题组开展了基于该系列材料的电催化理论研究及应用探索。从2019年开始，基于莫来石催化材料，王卫超教授课题组布局了臭氧的零能耗分解方向。目前，团队已经实现了该材料的宏量制备，可满足各类工业应用需求。该成果的推广应用将为目前新型大气污染物臭氧在超低温环境下的降解提供有力的技术支撑，并在商业航空等领域发挥积极作用。

该论文第一作者为南开大学电子信息与光学工程学院博士生万翔和王丽静，王卫超教授为通讯作者，南开大学为第一完成单位。该研究得到了国家自然科学基金委，深圳市科技创新委员会，移动源排放控制技术国家工程实验室，国家环境保护恶臭污染控制重点实验室，天津市杰出青年学者基金的资助。

延伸阅读：

南开大学电子信息与光学工程学院现有5个本科专业：电子信息科学与技术、通信工程、电子科学与技术、微电子科学与工程、光电信息科学与工程。近五年来，学院共承担国家自然科学基金、国家重点研发计划、天津市科技支撑重点项目等国家级、省部级及各种横向课题共计850余项，科研经费1.8亿；在国内外学术刊物和学术会议上发表学术论文1000余篇；获省部级科技成果奖多项；出版专著、教材与译著20余部，取得了一批标志性的科研成果。

更多精彩资讯，欢迎关注”南开大学本科招生”头条号

本文素材来自：南开大学新闻网、南开大学本科招生官微等