近日，环境学院王强教授课题组的研究论文“Lattice Confined VOx engineered the electronic structure of LDH-derived Cu4Al1Ox for the synergistic removal of NOx and CO”在环境领域期刊《Applied Catalysis B: Environment and Energy》（一区TOP，影响因子：21.1）上发表。

面对能源危机与气候变化带来的全球性挑战，生物能碳捕集与封存（BECCS）技术被视为实现碳中和的关键路径。然而，生物质燃烧在提供可再生能源的同时，也会产生氮氧化物（NOx，主要包括NO、NO2）和一氧化碳（CO）等有毒气体。当前，低温下（通常低于200 ℃）氨选择性催化还原NOx（NH3-SCR）和CO催化氧化反应的研究已取得显著进展。但将生物质烟气（300~400 ℃）冷却至低温区间能耗较大。与此同时，生物质烟气中CO2直接捕集的最佳温度窗口为200~300 ℃。因此，为降低能耗并与CO2捕集温度相匹配，开发能在中温区间（200~300 ℃）高效协同脱除NOx和CO的双功能催化剂至关重要。

本研究采用“一步共沉淀法”，成功制备了一种类水滑石衍生的Cu4Al1V4Ox催化剂，在250 ℃富氧条件下，其NOx和CO的脱除效率分别达到91%和98%，并且具备优异的抗硫抗水性能和长时间运行稳定性。研究发现，当VOx物种覆盖在CuO表面时，会形成大尺寸纳米颗粒，严重堵塞孔道结构。将VOx限域在CuO晶格内部，则能有效稳定CuO物种，使其保持高度分散状态。且晶格限域的VOx物种具有部分未占据的d轨道，能诱导邻近Cu物种的d带中心向费米能级方向移动，从而显著增强Cu与V之间的电荷转移，降低反应能。强烈的电荷转移效应可进一步协同提升界面氧化还原能力、催化剂表面酸性以及NH3和CO等反应气体分子的吸附能力。研究进一步证实，CO催化氧化反应与NH3-SCR反应之间表现出显著的协同效应：CO与催化剂晶格氧反应生成CO2并形成氧空位，进而促进NH3-SCR反应中O2的活化和NO的吸附。

本研究中“晶格限域策略”为精准调控金属氧化物晶格结构从而增强催化性能开辟了新思路。

环境学院博士生苏丽瑶为第一作者，王强教授和高艳珊副教授为通讯作者，北京林业大学为论文第一完成单位。

该工作得到国家自然科学基金（52225003，52270099）、中央高校基本科研业务费项目（QNTD202506）、北京林业大学5·5工程研究创新团队项目（BLRC2023B04）的支持。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2025.125628